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Gene Or Protein
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ETRE
(49)
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Est A
(14)
[8][_]
DANS
(3)
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Strs
(1)
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(1)
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Fre
(1)
[12][_]
Physical
(12/ 13)
[13][_]
5 s
(2)
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380 volts
(1)
[15][_]
de 1 kilovolt
(1)
[16][_]
80 percent
(1)
[17][_]
de 150 Hz
(1)
[18][_]
800 V
(1)
[19][_]
41 d
(1)
[20][_]
43 s
(1)
[21][_]
150 Hz
(1)
[22][_]
de 1000 Hz
(1)
[23][_]
71 s
(1)
[24][_]
10h.
(1)
[25][_]
Molecule
(5/ 6)
[26][_]
sodium
(2)
[27][_]
DES
(1)
[28][_]
qutil
(1)
[29][_]
mercury
(1)
[30][_]
paral
(1)
[31][_]
Organism
(2/ 2)
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chenia
(1)
[33][_]
propor
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522915A1
Family ID 8142084
Probable Assignee Kaunassky Politekhn Insti
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SYSTEME D'ECLAIRAGE
EN Title CONTROLLED LIGHTING SYSTEM WITH MULTIPLE GAS DISCHARGE LAMPS
- USES THYRISTOR CIRCUIT TO ALTER EFFECTIVE IMPEDANCE OF SUPPLY AND
THUS REGULATE CURRENT SUPPLY
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES D'ECLAIRAGE.
LE SYSTEME D'ECLAIRAGE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION, COMPRENANT UNE
SOURCE D'ALIMENTATION A COURANT ALTERNATIF ET DES TUBES 8 A DECHARGE
DANS LE GAZ BRANCHES SUR LADITE SOURCE D'ALIMENTATION ET RELIES A
CELLE-CI AU MOYEN DE COUPLAGES PAR TRANSFORMATEURS, EST CARACTERISE EN
CE QUE LA SOURCE D'ALIMENTATION EST REALISEE SOUS FORME D'UNE SOURCE 1
DE COURANT ALTERNATIF STABILISE ET QUE LESDITS TUBES 8 A DECHARGE DANS
LE GAZ SONT RELIES A LA SOURCE D'ALIMENTATION PAR L'INTERMEDIAIRE DE
TRANSFORMATEURS DE COURANT 5 DONT LES ENROULEMENTS PRIMAIRES 6 SONT
CONNECTES ENTRE EUX EN SERIE ET BRANCHES SUR LA SOURCE D'ALIMENTATION
ET DONT LES ENROULEMENTS SECONDAIRES 7 SONT CONNECTES AUXDITS TUBES 8
A DECHARGE DANS LE GAZ.
L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE NOTAMMENT POUR L'ECLAIRAGE DE LOCAUX
INDUSTRIELS, RUES, AUTOROUTES, STADES, MINES, ETC.
The lighting system comprises a source of alternating current and gas
discharge lamps (8) connected to the supply through transformers. The
AC supply is stabilised and the gas discharge lamp (8) are connected
to the source of supply through current transformers (5), the
primaries (6) of which are connected one to the other in series and
connected to the supply source, and the secondary windings (7) of
which are connected to the discharge lamps. The supply circuit
contains a series circuit comprising two inductances (15,16) having a
terminal connected to a three phase alternating current supply through
star connected saturable reactors (17), and another terminal connected
to the three phase supply through an inductive resistor (19) and
capacitor (20). A reverse parallel thyristor pair (24,25) is connected
across the supply circuit inductance (16), thus varying the effective
impedance of the supply and regulating the supply current.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne la technique de l'eclairage et a
notassent pour objet un systeme d'eclairage du type utilisant des
tubes a decharge dans le gaz.
L'invention peut etre utilisee par exemple pour l'eclairage
d'entreprises industrielles, de rues, d'autoroutes, de stades, de
mines, etc.
Un tube a decharge dans le gaz est une source lumineuse dans laquelle
le flux lumineux est produit a la suite de l'ionisation gazeuse
prenant naissance sous l'effet d'une decharge electrique. Pour qu'une
telle decharge puisse etre amorcee, on doit appliquer aux electrodes
du tube une tension tres importante, allant de plusieurs centaines a
plusieurs milliers de volts, capable d'assurer le claquage de 11
espace interelectrode, entrainant l'ionisation du gaz dans le tube et
une decharge gazeuse. Avant l'instant de l'apparition de la decharge,
la resistance du tube a decharge est extremement haute, de aorte qutil
nty a pratiquement pas de courant dans le tube. Des que la decharge a
lieu, le tube est traverse par un courant et sa resistance baisse
brusquement.Afin d'eviter une mise hors service du tube, il est
necessaire de limiter le courant circulant a travers celui-ci au cours
de son fonctionnement. A cette fin, on emploie generalement une self
qu'on connecte en serie avec le tube a decharge. Au cas ou le systeme
d'eclairage comporte une pluralite de tubes a decharge, on branche
d'habitude chacun de ces tubes sur la source d'alimentation par
l'intermediaire d'une self a part. Un branchement parallele de tous
les tubes a decharge au moyen d'une seule self commune est a
proscrire, puisque la decharge produite dans l'un des tubes
empecherait l'allumage des autres du fait de la chute de tension sur
le tube amorce.
On connatt un systeme d'eclairage comprenant une source de tension
alternative et des tubes a decharge gazeuse dont chacun est relie a
ladite source de tension via une self (voir, par exemple, le livre de
O.G.Bulatov,
V.S. Ivanov et D.P. Panfilov, nTiristornyie skhemyvoklut chenia
vysokointensivnykh istotchnikov sveta" /Montages a thyristors pour la
mise en marche de sources lumineuses a haute intensite de lumiere/,
ed. Energuia, Moscou, 1975, p.39, fig.2-20).
La tension capable d'initier une decharge dans le tube depasse de
plusieurs fois celle qui doit etre appliquee aux bornes dudit tube au
cours de son fonctionnement. Or la tension aux bornes de la self
depasse habituellement de 2 a 2,5 fois la chute de tension sur le tube
allume, par suite de quoi la self doit autre concue pour supporte une
puissance relativement elevee, ce qui implique un encombrement et un
poids egalement eleves de la self. Ceci conduit, a son tour, a des
pertes d'energie relativement hautes dans l'enroulement et dans le
noyau de la self. En outre, l'emploi de selfs reduit le facteur de
puissance de la charge de la source d'alimentation, facteur quine peut
etre retabli qu'en introduisant dans le circuit des condensateurs
d'equilibrage. En consequence, l'armature d'eclairage devient trop
lourde et encombrante.
Afin d'eviter la saturation de la self au cours du fonctionnement, son
noyau doit etre realise avec un espace d'air dont la presence peut
entratner, en cas d'assemblage incorrect du noyau, a un bourdonnement
de la self pendant le fonctionnement. Pour cette raison, le fait
d'avoir a utiliser un noyau avec un espace d'air complique la
fabrication de la self en elevant ainsi b cott du systeme d'eclairage.
La tension de la source d'alimentation peut s'averer insuffisante pour
l'allumage du tube a decharge, surtout en cas d'utilisation de tubes a
haute pression, par exemple en cas de branchement, sur un reseau de
courant alternatif d'une tension de 220 ou 380 volts, d'un tube a
decharge a haute pression rempli de vapeurs de sodium, et dont la
tension d'allumage atteint plus de 1 kilovolt.Dans de tels cas,
l'allumage des tubes necessite l'emploi soit de dispositifs de
demarrage supplementaires, par exemple de relais thermiques dont les
contacts sont connectes parallelement aux tubes et assurent, lors de
leur ouverture, une elevation brutale de la tension aux bornes dea
tubes gracie a la force electromotrice d'auto-induction des selfs
(dans le cas de tubes a basse pression), soit de montages appropries
elaborant des impulsions de haute tension suffisante pour le percement
de l'espace interelectrode (dans le cas de tubes a haute pression). Le
fait d'utiliser des dispositifs de demarrage supplementaires resulte
en une complication du systeme d'eclairage.Les memes difficultes
surgissent en cas de connexion en serie de plusieurs tubes a decharge
gazeuse, car la tension necessaire a l'amorcage d'une decharge croit a
peu pres proportion nellement au nombre de tubes connectes en serie.
La tension appliquee au tube apres l'eclatement de la decharge ne doit
pas s'ecarter de facon sensible de sa valeur nominale, etant donne que
meme une elevation relativement faible de cette tension par rapport a
la tension nominale provoque une reduction tres notable de la duree de
service du tube en raison de la deterioration rapide des electrodes,
alors qu'uf reduction relativement faible de cette tension rend
l'allumage du tube peu sQr.
L'ecart admissible de la tension aux bornes du tube ne depasse
generalement pas 5 a 10,'. De ce fait, les variations de tension dans
le reseau de courant alternatif alimentant les tubes a decharge,
variations qui prennent naissance lors de la mise en circuit et hors
circuit d'appareils electriques, y compris celle des tubes a decharge
eux-mEmes, exercent une influence negative sur la strette de
fonctionnement du systeme d'eclairage.
Dans le cas de systemes d'eclairage comportant un grand nombre de
tubes a decharge gazeuse, consommant un courant important a partir de
la source d'alimentation, on doit faire face a d'importantes pertes
d'energie electrique dans les fils reliant les tubes entre eux et a la
source. Le courant consomme par les tubes a partir de la source
d'alimentation et, par consequent, les pertes d'energie, peuvent etre
diminues en elevant la tension produite par la source d'alimentation.
Dans le systeme d'eclairage en question, cette tension ne peut pas
etre augmentee de facon sensible, pour des raisons de securite, sans
compliquer considerablement le systeme d'eclairage (par exemple en
utilisant des transformateurs abaisseurs supplementaires), ce qui
cause des pertes d'energie relativement grandes dans les systemes
d'eclairage comportant un grand nombre de tubes.
De plus, le systeme de fils electriques reliant les tubes est etendu,
par exemple en cas d'eclairage de rues ou d'autoroutes, la tension
dans le systeme tombe assez rapidement par suite de la chute de
tension sur les fils, au fur et a mesure de l'eloignement de la
sousstation de transformation reliant la partie consideree du systeme
d'eclairage a la ligne de transport d'energie.
Etant donne que desecarts importants de la tension aux bornes du tube
a decharge sont, comme indique plus haut, absolument inadmissibles, la
longueur du troncon de systeme alimente depuis une sous-station est
relativement faible, ce qui implique la necessite d'avoir un grand
nombre de sous-stations reliant un tel systeme d'eclairage a la ligne
d'energie, d'ou une augmentation des depenses d'installation et
d'exploitation du systeme d'eclairage.
On peut considerer comme le systeme techniquement le plus proche de
celui de l'invention le systeme d'eclairage comprenant une source de
tension alternative et des tubes a decharge gazeuse branches sur
ladite source de tension par l'intermediaire d'un autotransformateur
(voir, par exemple, le brevet des Etats-Unis d'aurique N- 3 872 350
delivre le 18 mars 1975). Dans un tel systeme d'eclairage, les
enroulements de l'autotransformateur presentent un faible couplage
magnetique entre eux, ce qui assure l'obtention d'une tension accrue a
la sortie de l'autotransformateur a l'instant de l'allumage des tubes
a decharge, tension qui est necessaire pour amorcer la decharge
gazeuse, et la reduction de la tension aux bornes du tube apres son
allumage.
La puissance pour laquelle doit etre concu l'autotransformateur peut
etre quelque peu reduite par rapport a celle de la self dans la
solution precedente.
Cependant, etant donne le faible couplage magnetique entre les
enroulements de l'autotransformateur, cette puissance, ici encore,
depasse tres sensiblement (de 70 a 80 percent environ) celle consommee
par les tubes connectes a celui-ci. De ce fait, l'armature d'eclairage
possede, dans un tel systeme egalement, un encombrement et un poids
relativement importants.Ledit faible couplage magnetique entre les
enroulements peut etre obtenu a l'aide d'un espace d'air dont la
presence entrasse une complication de la fabrication de
l'autotransformateur, ou bien an allongeant le circuit magnetique
entre les troncons du noyau sur lesquels sont bobines les enroule
nents de l'autotransformateur, ce qui entratne une augmentation de
l'encombrement et du poids de ce dernier.
En outre, ce couplage magnetique faible entre les enroulements de 1'
autotransiormateur provoque une brusque reduction du facteur de
puissance, par suite de quoi on est contraint d'introduire dans le
systeme un condensateur d'equilibrage.
L'emploi d'un autotransformateur permet d'accroitre dans une certaine
mesure la tension appliquee aux tubes a decharge en vue de l'amorcage
de la decharge dans ceux-ci, ce qui donne la possibilite de connecter
deux tubes a basse pression a l'enroulement secondaire d'un seul
transformateur. Toutefois, si l'on veut elever davantage la tension
appliquee aux tubes a l'instant de l'allumage, on doit prevoir, dans
un tel montage, des dispositifs de demarrage supplementaires. De plus,
pour pouvoir allumer deux tubes au moyen d'un seul transforma teur,
l'un des tubes doit etre shunte par un condensateur, ce qui complique
evidemment le systeme.
Dans le cas d'un systeme d'eclairage. utilisant une pluralite de tubes
a decharge gazeuse relies a la source d'alimentation a travers une
pluralite d'auto transformateurs connectes en parallele, les
variations de tension dans le reseau d'alimefltatbn, tout comme dans
un systeme d'eclairage a selfs limitatrices de courant1 nuisent a la
fiabilite de fonctionnement du systeme. Les pertes d'energie
electrique dans les fils conducteurs du systeme seront, ici egalement,
relativement importantes, parce que la tension de la source
d'alimentation ne peut pas etre augmentee sensiblement, pour des
raisons de securite, sans compliquer de facon sensible le systeme
d'eclairage.Par ailleurs, ai les conducteurs reliant les tubes sont,
dans un tel systese,assez etendus, la tension dans le systeme decroit
assez rapidement, de * e que dans un systeme d'eclairage utilisant des
selfs limita- trices de courant, au fur et a mesure que l'on s'eloigne
de la sous-station de transformation, ce qui conduit a la necessite
d'utiliser un grand nombre de sous-stations, d'ou une augmentation des
frais d'installation et d'utilisation du systeme d'eclairage,
On s'est donc propose de mettre au point.un systeme d'eclairage a
tubes a decharge gazeuse, qui serait realise de maniere a reduire le
poids, l'encombre- ment et le coat de l'appareillage de mise an marche
et de reglage tout en elevant la tension pouvant entre appliquee aux
tubes a decharge au moment de l'allumage sans employer des dispositifs
de demarrage supplementaires, a diminuer le courant consomme par le
systeme sous la charge nominale sans aucune complication du systeme,
ainsi qu'a supprimer l'effet de la resistance des fils de connexion et
des variations de la charge sur la tension appliquee a chacun des
tubes apres son amorcage, en reduisant ainsi le poids, l'encombrement
et le coat de l'armature d'eclairage, en elevant la strette de
fonctionnement du systeme et en reduisant les pertes d'energie
electrique et les depenses d'installation et d'exploitation de
systemes d'eclairage dans lesquels les fils reliant entre eux les
tubes a decharge sont d'une etendue importante.
Le but ainsi pose est resolu grace au fait que le systeme d'eclairage
comprenant une source d'alimentation a courant alternatif et des tubes
a decharge gazeuse branches sur ladite source d'alimentation et relies
a elle au moyen d'un couplage par transformateur:, est caracterise,
suivant l'invention, en ce que ladite source d'alimentation est
realisee sous forme d'une source de courant alternatif stabilise et
lesdits tubes a decharge gazeuse sont relies a la source
d'alimentation par l'intermediaire de transformateurs de courant dont
les enroulements primaires sont connectes entre eux en serie et
branches sur la source d'alimentation et dont les enroulements
secondaires sont connectes aux tubes a decharge gazeuse.
Chacun des transformateurs de courant utilises dans un tel systeme
d'eclairage est concu pour une puissance approximativement egale a
celle consommee par les tubes a decharge connectes a son enroulement
secondaire, de sorte que le poids de l'encombrement de chacun desdits
transformateurs sont de beaucoup inferieurs a ceux des elements
limitateurs de courant adoptes dans les systemes d'eclairage
anterieurs. L'utilisation de transformateurs de courant n'entratne
aucune reduction du facteur de puissance, ce qui permet de se passer
de condensateurs speciaux appeles a augmenter ledit facteur.
Vu qu'il n'est pas necessaire deprevoir un espace d'air dans les
noyaux des transformateurs de courant, il devient possible de
simplifier la fabrication de l'armature d'eclairage. En outre, le fait
que les transformateurs de courant sont alimentes a partir d'une
source de courant alternatif stabilise permet d'obtenir des tensions
tres elevees a leurs secondaires en regime de marche a vide sans avoir
a employer des dispositifs de demarrage supplementaires, d'ou la
possibilite de brancher sur le secondaire de chacun des
transformateurs un nombre plus grand de tubes connectes en serie. De
cette facon, la presente invention permet de reduire le court de
l'armature d'eclairage, ainsi que son poids et son encombrement.
L'alimentation en courant stabilise supprime pratiquement l'effet de
la resistance des fils de connexion et des variations de la charge sur
les tensions appliquees aux tubes a decharge, ce qui permet d'elever
la fiabilite de fonctionnement du systeme d'eclairage et d'allonger le
troncon qui peut etre alimente a partir d'une seule sous-station, en
reduisant ainsi les frais d'installation et d'exploitation de systemes
d'eclairage dans lesquels les fils reliant entre eux les tubes ont une
etendue importante.Dans le systeme d'eclairage propose, la valeur
maximale de la tension aux bornes de la source d'alimentation peut
atbindre de tres hauts niveaux pour une tension relativement faible
entre les fils auxquels est connectee l'armature d'eclairage, ce qui
permet de diminuer le courant circulaire dans le systeme sous la
charge nominale et de reduire ainsi les pertes d'energie dans les
fils.
Suivant une variante de realisation de l'invention, la source
d'alimentation contient un circuit en serie comportant deux
inductances et ayant une borne reliee a un reseau de courant
alternatif triphase a travers des selfs saturables montees en etoile,
son autre borne etant reliee au reseau de courant alternatif diphase a
travers un dispositif possedant une resistance inductive et un
dispositif possedant une capacitance, connecte en serie avec ce
dernier.Dans ce cas, les primaires des transformateurs de courant,
connectes entre eux en serie, sont branches en parallele sur la
premiere inductance et la source d'alimentation comporte en plus un
circuit decommutation connecte en parallele avec la seconde
inductance, un dispositif de commande du circuit de commutation
assurant la fermeture et l'ouverture de celui-ci pendant chaque
demi-periode de la tension alternative appliquee a la seconde
inductance, et un dispositif reagissant aux ecarts du courant
traversant les primaires des transformateurs de courant de sa valeur
requise et relie au dispositif de commande du circuit de commutation
afin de faire varier les laps de temps pendant lesquels le circuit de
commutation est a l'etat ferme ou ouvert, en cas d'ecarts du courant
circulant dans les primaires des transformateurs de sa valeur requise.
Les enroulements primaires des transformateurs de courant peuvent etre
relies dans ce cas a la premiere inductance par l'intermediaire d'un
transformateur d'adaption dont leFrimaire est constitue par ladite
premiere inductance.
Selon une autre variante de realisation de l'invention, la source
d'alimentation comprend deux inverseurs a thyristors en demi-pont qui
sont branches en parallele sur le reseau de courant continu et dans
lesquels des inductances de commutation sont connectees en serie avec
des thyristors shuntes par desdiodes branchees en opposition par
rapport auxd'its thyristors, les primaires des transformateurs de
courant, relies entre eux en serie, sont inseres entre le point de
connexion des branches de l'un des inverseurs a thyristors en
demi-pont et le point de connexion des branches de l'autre inverseur a
thyristors en demi-pont, ledit dispositif de commande d'amorcage des
thyristors constituant les inverseurs etant realise de sorte que les
impulsions de deblocage appliquees aux thyristors de l'un des
inverseurs a thyristors en demi-pont soient dephasees par rapport aux
impulsions de deblocage appliquees aux thyristors de l'autre inverseur
a thyristors en demi-pont d'un angle corresponsant au signal present a
l'entree de commande du dispositif de commande d'amorcage des
thyristors, et ladite source d'alimentation comportant en outre un
dispositif reagissant aux ecarts du courant traversant les primaires
des transformateurs de courant de sa valeur requise et relie a
l'entree de commande dudit dispositif de commande d'amorcage des
thyristors.
Conformement a encore une autre variante de realisation de
l'invention, la source d'alimentation conprend un convertisseur de
frequence de couplage direct qui comprend deux circuits redresseurs a
thyristors connectes parallelement en opposition et la sortie duquel
constitue la sortie de la source d'alimentation, un dispositif de
formation de tensions de courant alternatif fournissant a l'une de ses
sorties une tension alternative dephasee par rapport a la tension
delivree a son autre sortie d'un angle correspondant au signal present
a l'entree de commande du dispositif de formation de tensions, les
sorties de ce dernier dispositif etant reliees en serie a l'entree du
convertisseur de frequence, un dispositif de commande du signal a 1'
entree de commande du dispositif de formation de tensiorsdeoourant
alternatif pour faire varier periodiquement le dephasage entre les
tensions aux sorties dudit dispositif de formation de tensions, avec
une frequence sensiblement inferieure a celle de ces tensions, dans
des limites allant d'une premiere valeur limite a laquelle la tension
a l'entree du convertisseur de frequence est nulle Jusqu'a une seconde
valeur limite a laquelle ladite tension a l'entree du convertisseur de
frequence n'est pas nulle, ainsi qu'un dispositif reagissant aux
ecarts du courant traversant les primaires des transformateurs de
courant de sa valeur requise et relie audit dispositif de con- mande
du signal a l'entree de commande du dispositif de formation de
tensions de courant alternatif pour changer ladite seconde valeur
limite du dephasage en cas d'ecart du courant circulant dans les
primaires des transior a- teurs de courant par rapport a sa valeur
requise.Dans ce cas, ledit dispositif de commande d'amorcage des
thyristors constituant les circuits redresseurs du convertisseur de
frequence est synchronise avec le dispositif de commande du signal a
l'entree de commande du dispositif de formation de tensions de courant
alternatif et avec la tension a l'entree du convertisseur de frequence
pour commuter, avec une frequence egale a celle de la tension a
l'entree du convertisseur de frequence, les thyristors de l'un des
circuits redresseurs pendant la variation du dephasage entre les
tensions aux sorties du dispositif de formation de tensions de courant
alternatif en direction de la premiere valeur limite a la seconde
valeur limite, et les thyristors de l'autre circuit redresseur,
pendant la variation du dephasage entre les tensions aux sorties dudit
dispositif de formation de tensions en direction de la seconde valeur
limite a la premiere valeur limite.
Le dispositif de formation de tensions de courant alternatif peut
comporter deux inverseurs a thyristors branches sur le reseau de
courant continu, les sorties de ces inverseurs constituant les sorties
dudit dispositif de formation de tensions de courant alternatif. Dans
ce cas, le dispositif de commande d'amorcage des thyristors
constituant les inverseurs possede une entree de commande constituant
l'entree de commande du dispositif de formation de tensions de courant
alternatif et s'effectue de telle sorte que les impulsions de
deblocage appliquees aux thyristors de l'un des inverseurs soient
dephasees par rapport aux impulsions de deblocage appliquees aux
thyristors de l'autre inverseur d'un angle correspondant au signal
present a l'entree de commande du dispositif de commande d'amorcage
des thyristors.
Suivant encore une autre variante d'execution de l'invention, le
dispositif de formation de tensions de courant alternatif comprend un
inverseur a thyristors connecte au reseau de courant continu, sa
sortie constituant l'une des sorties dudit dispositif de formation de
tensions de courant alternatif, et un dephaseur reglable dont l'entree
est reliee a la sortie de l'inverseur et dont l'entree de commande
forme l'entree de commande du dispositif de formation de tensions de
courant alternatif, tandis que sa sortie constitue l'autre sortie du
dispositif de formation de tensions.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, details et avantages
de celle-ci apparattront mieux a la lumiere de la description
explicative qui va suivre de differents modes de realisation donnes
uniquement a titre d'exemples non limitatifs avec references aux
dessins non limitatifs annexes dans lesquels
- la figure 1 represente le schema electrique d'un systeme d'eclairage
realise selon la presente invention
- la figure 2 represente le schema de connexion des tubes a decharge
gazeuse avec electrodes chauffees dans un systeme d'eclairage realise
conformement a l'invention
- la figure 3 represente le schema de la source d'alimentation
utilisee dans un systeme d'eclairage conforme a la presente invention
et reliee a un reseau de courant alternatif triphase a fil neutre
- la figure 4 montre le schema de la source d'alimentation realisee de
maniere analogue a celle de la figure 3, mais pourvue d'un
transformateur d'adaptation supplementaire et reliee a un reseau de
courant alternatif triphase ne possedant pas de fil neutre
- la figure 5 represente une autre variante de realisation du montage
de la source d'alimentation utilisee dans un systeme d'eclairage
conforme a l'invention
- les figures 6 (a-k), 7 (a-k) et 8 (a-k) sont des diagrammes de
signaux en divers points du montage de la figure 5 pour des conditions
de fonctionnement differentes;
- la figure 9 illustre encore une autre variante de realisation de la
source d'alimentation utilisee dans un systeme d'eclairage conforme a
la presente invention;
- la figure 10 (a-m) represente les diagrammes de signaux en divers
points du montage de la figure 9;et
- la figure 11 illustre encore une autre variante du montage de la
source d'alimentation utilisee dans un systeme d'eclairage conforme a
l'invention.
Conformement a la figure 1, le systeme d'eclairage propose comprend
une source d'alimentaton qui se presente sous la forme d'une source 1
de courant alternatif triphase, reliee aux fils 2, 3 et 4 d'un reseau
de courant alternatif triphase. La source 1 peut etre installee sur la
sous-station reliant la ligne de transport d'energie au systeme
d'eclairage en question.
Le systeme d'eclairage comprend en outre une pluralite de
transformateurs de courant 5 dont les enroulements primaires 6 sont
connectes entre eux en serie et sont relies a la source 1. A
l'enroulement secondaire 7 de chacun des transformateurs 5 sont
connectes plusieurs tubes 8 a decharge gazeuse. L'allumage et
l'extinction des tubes 8 sont assures au moyen d'interrupteurs 9
branches en parallele sur les enroulements primaires 6 des
transformateurs 5.
Les transformateurs 5 sont des transformateurs de courant
conventionnels dans lesquels le secondaire possede un grand nombre de
spires, tandis que le primaire est constitue par plusieurs spires ou
bien par un fil passant a travers l'orifice du noyau sur lequel est
bobine l'enroulement secondaire. Les tubes a decharge 8 peuvent etre
des tubes a basse pression (tubes luminescents) ou des tubes a haute
pression (remplis, par exemple, de vapeurs de sodium ou de mercury).
En cas d'emploi de tubes a basse pression a electrodes chauffees, le
chauffage des electrodes necessaire a l'allumage de tels tubes peut
etre assure a l'aide d'un relais chronometrique et d'un transformateur
de chauffage, comme le montre, par exemple, la figure 2 sur laquelle
l'enroulement prinaire 10 du transformateur de chauffage Il est
connecte, en serie avec les contacts 12 d'un relais ther ique, aux
broches des electrodes de tubes, les autres broches de ces electrodes
etant reliees aux bornes de 1' enroulement secondaire 7 des
transforma- teurs de courant 5.Le secondaire 13 du transformateur Il
est insere entre les broches des electrodes de tubes, les autres
broches desquelles sont reliees entre elles.
Le rechauffeur 14 du relais thermique est connecte en serie avec le
secondaire 7 du transformateur 5. Si un seul tube est connecte au
secondaire 7 du transformateur 5, on n'a pas besoin de transformateur
de chauffage.
Lorsque tous les interrupteurs 9 sont fermes, les primaires 6 des
transformateurs 5 ne sont traverses par aucun courant, de sorte qu la
tension a leurs secondaires 7 est nulle et les tubes 8 sont eteints.
La source I fonctionne dans ce cas en regime de court-circuit, la
tension a ses bornes etant voisine de zero, alors qu. les fils du
systeme d'eclairage sont parcourus par un courant alternatif triphase
de valeur predeterminee (passant par les interropteurs 9).Pour eviter
la circulation du courant dans les fils du systeme d'eclairage pendant
la periode de non-utilisation de tous les tubes 8, la source I peut
etre equipee d'un interrupteur (non repr8sent8) qui deconnecte la
source 1 des fils 2, 3 et 4 du reseau de courant alternatif. La mise
en circuit ou hors circuit de cet interrupteur peut etre effectuee a
l'aide d'un dispositif de commande (non represente) monte a la
sousstation, ou bien a distance, au moyen de dispositifs de commande
(non representes) ltui dans les diverses zones a eclairer par les
tubes a decharge 8.
La mise en circuit des tubes a decharge gazeuse est realisee en
coupant celui des interrupteurs 9 qui est branche parallelement aux
primaires des transformateurs de courant dont les secondaires sont
relies aux tubes a allumer. Gracie a la stabilisation que procure la
source 1, le courant circulant dans le systeme d'eclairage reste alors
inchange, egal a une valeurpredeterminee.
Si l'on utilise des tubes a decharge gazeuse a electrodes froides,
alors, etant donne la resistance tres importante des tubes au moment
de l'allumage, le courant traversant les enroulements secondaires des
transformateurs de courant relies aux tubes a allumer est pratiquement
absent. Cependant, l'intensite du courant dans les primaires des
transformateurs mentionnes reste la meme, puisque la source 1 assure
son maintien au niveau requis. Dans ces conditions, la saturation du
circuit magnetique fait que dans les secondaires des transformateurs
de courant est induits une tension a vide dont l'amplitude atteint, en
fonction des rapports de transformation et des parametres des noyaux
des transformateurs, des valeurs allant de plusieurs centaines a
plusieurs milliers de volts.Cette tension assure la possibilite de
percement et un allumage str des tubes a decharge connectes aux
enroulements secondaires des transformateurs de courant
correspondants.
Au cas ou des tubes a decharge gazeuse a electrodes chauffees sont
employes, les enroulements secondaires des transformateurs de courant
correspondants sont charges, pendant la coupure de l'un quelconque des
interrupteurs 9, sur une resistance tres faible constituee de la somme
de celle du rechauffeur 14 (fig. 2) et de celle des electrodes des
tubes, c'est-a-dire que les transformateurs de courant precites
fonctionnent en un regime voisin de celui de court-circuit. Si les
autres interrupteurs 9 (figure 1) sont fermes a ce moment, la source I
fonctionne a un regime qui s'apparente a celui de courtcircuit, la
tension a ses bornes etant minime et le courant parcourant les
primaires desdits transformateurs etant maintenu au niveau prescrit.
Apres un intervalle de temps suffisant pour le rechauffement des
electrodes de tubes, la circulation du courant a travers le
rechauffeur 14 du relais thermique (figure 2) cause l'ouverture de ses
contacts 12, qui coupent alors le circuit de chauffage. En
consequence, la charge du transformateur de courant considere
s'accroit brusquement
Jusqu'a une valeur tres importante egale a la resistance des tubes a
decharge non allumes qui y sont relies, ce qui se traduit par une
brusque augmentation de la tension aux bornes du secondaire du
transformateur de courant en question et par l'allumage des tubes qui
lui sont connectes. Etant donne l'inertie du rechauffeur 14, les
contacts 12 n'ont pas le temps de se fermer avant l'allumage des
tubes. Aussitot que ceux-ci se sont allumes, les contacts 12 sont
retenus en position ouverte grace a la circulation du courant a
travers lesdits tubes.
Apres l'allumage des tubes, la resistance de ceux-ci decroit. Comme
les variations de la resistance des tubes n'exerce aucune influence
sur le courant a travers les primaires 6 des transformateurs 5 (figure
1), courant qui est maintenu par la source 1 a un niveau inchange, le
courant qui circule a travers les tubes allumes n'est determine que
par les rapports de transformation des transformateurs 5 et par la
valeur predeterminee du courant, lesquels parametres sont choisis de
maniere a assurer une tension aux tubes qui puisse garantir leur
fonctionnement en regime optimal.
Une augmentation ou une diminution du nombre de tubes a decharge
allumes, tout en provoquant respectivement une augmentation ou une
diminution de la tension aux bornes de la source 1, n'affecte en rien
le fonctionnement desdits tubes, parce que les tensions a leurs
sorties restent stables gracie au courant inchange a travers les
enroulements primaires 6 des transformateurs 5.
On obtient ainsi aussi bien une haute srete quant a l'allumage des
tubes a decharge, que leur duree de service maximale, en assurant
ainsi une bonne fiabilite de fonctionnement du systeme d'eclairage. La
distance entre le point de branchement du tube et la sous-station de
transformation n'exerce aucune influence sur la tension appliquee au
tube, etant donne que les primaires 6 de tous les transformateurs 5
sont parcourus par des courants de meme intensite.De ce fait, en cas
d'emploi d'un systeme d'eclairage dans lequel les fils reliant les
tubes ont une etendue importante, la longueur du troncon du systeme
qui peut etre alimente a partir d'une seule sous-station peut s'averer
tres grande, ce qui permet de reduire le nombre total de sous-stations
necessaires a la connexion d'un tel systeme d'eclairage a la ligne de
transport d'energie et d'abaisser par consequent les depenses
d'installation et d'exploitation du systeme d'eclairage.
Le systeme qui vient d'etre decrit permet d'obtenir une tension
relativement faible aux bornes des enroulements secondaires 7 des
transformateurs 5 au cours du fonctionnement des tubes a decharge,
tout en assurant une tension assez haute a la sortie de la source 1,
allant Jusqu'd des valeurs maximalesde plusieurs kilovolts, ce qui
permet de reduire tres sensiblement le courant circulant dans le
systeme d'eclairage en affaiblissant ainsi les pertes d'energie dans
les fils de connexion.
Dans le cas des systeme; utilises pour eclairer des immeubles, on
peut, pour ameliorer la securite, placer les transformateurs 5 dans un
local a part. Les interrupteurs 9 peuvent alors etre realises sous la
forme de montages a thyristors commandes a distance. Afin d'assurer la
securite du travail pendant le remplacement des tubes, on peut
brancher en parallele avec les secondaires 7 des transformateurs 5,
des contacts (non representes) qui se ferment au moment du changement
des tubes. La fermeture de ces contacts peut s'effectuer
automatiquement au moment de l'extraction des tubes du luminaire.
Au lieu d'interrupteurs 9, peuvent etre utilises des interrupteurs
connectes parallelement aux enroulements 7 des transformateurs 5. Ces
interrupteurs peuvent etre, eux aussi, commandes a distance.
La puissance pour laquelle doit etre concu chacun des transformateurs
de courant 5 est a peu pres egale a celle qui est consommee par les
tubes relies a son enroulement secondaire. De ce fait, lesdits
transformateurs presentent un petit encombrement et un faible poids.
De plus, ils sont faciles a fabriquer parce que leurs noyaux ne
possedent pas d'espaces d'air. L'utilisation des transformateurs de
courant n1entratne aucune reduction sensible du facteur de puissance
du fait que 1'itpedance equivalente du circuit comprenant le
transformateur de courant avec les tubes a decharge gazeuse relies a
celui-ci est ohmique de par sa nature, ce qui evite d'incorporer dans
le systeme des condensateurs d'equilibrage.Tout ceci permet de reduire
le poids et l'encombrement de l'armature d'eclairage et de diminuer le
coat du systeme.
Grace a la tension elevee developpe aux bornes des secondaires des
transformateurs de courant au moment de l'allumage des tubes, on peut
connecter a ces secondaires plusieurs tubes a basse ou a haute
pression relies entre eux en serie (par exemple, deux tubes a haute
pression ou quatre tubes a basse pression), ce qui permet de diminuer,
d'un nombre de fois correspondant, la quantite necessaire de
transformateurs de courant.
Etant donne qu'au cours du fonctionnement du systeme d'eclairage, la
charge de la source 1 peut varier, en fonction du nombre de tubes a
decharge allumes, de centaines et ieme de milliers de iois, la source
1 de courant alternatif stabilise est construite de maniere a assurer
le maintien, dans le systeme d'eclairage, d'un courant dont la valeur
ne varie pas de facon sensible pendant la variation de la charge dans
de larges limites, par exemple lorsque le regime de fonctionnement de
la source varie entre un regime nominal, c'est-a-dire dans lequel tous
les tubes du systeme sont amorces, et un regime voisin du
court-circuit, autrement dit, un regime dans lequel un nombre minimal
de tubes est en fonctionnement normal d'un tube a decharge gazeuse,
notamment pour prevenir de fortes pulsations du flux lumineux, une
reduction du rendement lumineux du tube ou meme son extinction, le
courant alternatif passant a travers ce tube doit presenter un facteur
de crete suffisamment faible. En regle generale, le facteur de crete
d'un courant traversant le tube a decharge gazeuse ne doit pas exceder
1,4, ce qui correspond a une plage de formes d'onde s'etendant de la
forme sinusordale a la forme rectangulaire. Comme la tension aux
bornes des enroulements secondaires 7 des transformateurs 5 varie
propor tionnelement a la vitesse de variation du courant circulant
dans leurs primaires 6, ce courant peut avoir des formes d'onde allant
de la sinusoldale a la triangulaire.
C'est pourquoi la source 1 est concue de facon a pouvoir obtenir la
gamme mentionnee de formes d'onde du courant stabilise dans les
enroulements primaires 6 des transformateurs 5 dans toute la plage de
variations de la resistance de charge.
La figure 3 represente un schema illustrant l'une des variantes de
realisation de la source 1, qui assure, au cours du fonctionnement du
systeme d'eclairage, le maintien d'un courant alternatif de forme
sinusoIdale et de valeur requise dans les enroulements primaires 6 des
transformateurs de courant 5.
Comme le montre la figure 3, la source 1 de courant alternatif
stabilise comporte un circuit en serie constitue de deux inductances
15 et 16. L'une des sorties de l'inductance 15 est reliee aux
conducteurs de phase 2, 3 et 4 d'un reseau de courant alternatif
triphase a travers des selfs saturables 17 montees en etoile, tandis
que l'autre sortie est reliee a l'une des sorties de l'inductance 16.
Le reseau de courant alternatif triphase possede un fil neutre18 relie
a l'autre sortie de l'inductance 16 via un dispositif presentant une
resistance inductive et constituant une inductance 19 et un dispositif
connecte en serie avec le precedent, presentant une capacitance et
constituant un condensateur 20.
Les primaires 6 des transformateuz9de courant 5 relies entre eux en
serie sont branches en parallele sur l'inductance 15.
La source 1 comprend en outre un dispositif reagissant aux ecarts du
courant traversant les primaires 6 des transformateurs 5 de sa valeur
prescrite, un circuit de commutation branche en parallele sur
l'inductance 16 et un dispositif pour commander ledit circuit de
commutation. Le dispositif mentionne reagissant aux ecarts de courant
comporte un indicateur de courant 21 connecte en serie avec les
enroulements primaires 6 des transformateurs 5, un circuit comparateur
22 dont une entree est reliee a l'indicateur 21, et un dispositif
selecteur 23 relie a l'autre entree du circuit comparateur 22. Le
circuit de commutation est constitue par des thyristors 24 et 25
connectes en opposition l'un par rapport a l'autre et parallelement a
l'inductance 16.
Le dispositif pour commander 10 circuit de commutation comprend un
transformateur de courant 26 connecte en trie avec les inductances 15
et 19 et le condensateur 20, un dephaseur reglable 27 ayant une entree
de synchronisation reliee a la sortie du transformateur de courant 26
et une entree de commande reliee a la sortie du circuit comparateur 22
par l'intermediaire d'un amplificateur 28, et un conformateur
d'impulsions 29 ayant son entree reliee a la sortie du dephaseur 27 et
ses sorties reliees aux gachettes des thyristors 24 et 25.
L'indicateur de courant 21 peut entre realise sous la forme d'un
transformateur de courant. Le dephaseur reglable 27 est destine a
delivrer a sa sortie des impulsions de frequence depassant de deux
fois celle du signal sinusoidal present a son entree de
synchronisation et dephasees par rapport a ce dernier d'un angle
correspondant a la valeur de la tension a son entree de commande, de
sorte que la variation maximale du dephasage entre les impulsions de
sortie du dephaseur et le signal a son entree de synchronisation, en
cas de variation de la tension a son entree de commande, constitue
1800 ou, autrement dit, correspond dans le temps a la demi-periode du
signal a l'entree de synchronisation. De tels dephaseurs reglables,
largement connus d'ailleurs, sont frequemment utilises dans des
convertisseurs a thyristors.Ils comprennent, par exemple, un
amplificateur differentiel a deux transistors dont l'un comporte dans
son circuit de collecteur un condensateur, ainsi qu'une diode dibase
dont l'electrode de commande est attaquee par le signal en provenance
du condensateur et dont les bases sont reliees a la sortie d'un
redresseur a deux alternances dont l'entree constitue l'entree de
synchronisation du dephaseur. Le signal commandant le dephasage assure
par ledit dephaseur est applique dans ce cas entre les bases des
transistors de l'amplificateur differentiel. Le dephaseur reglable en
question peut egalement incorporer des circuits analogiques integres
utilisant des amplificateurs operationnels.Le conformateur
d'impulsions 29 sert a fournir des impulsions de courte duree
presentant un flanc avant raide avec une puissance suffisante pour le
deblocage des thyristors qui lui sont relies, en concordance avec
l'application des impulsions a son entree.
Divers schemas de tels conformateurs sont bien connus dans la
technique et s'emploient tres largement dans les convertisseurs a
thyristors.
La source de courant alternatif stabilise representee sur la figure 3
fonctionne comme suit.
Le montage constitue par les selfs 17 fonctionne en tripleur de
frequence traditionnel. Du fait qu'elles sont parcourues par un
courant, les selfs se saturent periodiquement, par suite de quoi le
courant traversant les inductances 15, 16, 19 et le condensateur 20 a
une frequence qui est trois fois superieure a la frequence dans le
reseau alimentant la source 1. Elle peut etre, par exemple, de 150 Hz.
Lorsque la resistance de charge qui shunte l'inductance 15 est tres
insignifiante (nombre minimal de tubes 8 allumes), l'impedance
equivalente du circuit constitue par l'inductance 15 et la resistance
de charge est'faible en comparaison de celle du circuit que forment
les inductances 16, 19 et le condensateur 20. Les parametres des
inductances 16, 19 et du condensateur 20 sont choisis de telle sorte
que la capacitance du condensateur depasse sensiblement la resistance
inductive totale des inductances 16 et 19, si bien que la composante
reactive de l'impedance totale du circuit constitue par ces
inductances et condensateur s'avere etre de nature capacitive. Un
accroissement de la resistance de charge (en cas de connexion de tubes
supplementaires) entrain. une augmentation de la composante reactive
de 1 'impedance equivalente du circuit comprenant l'inductance 15 et
la resistance de charge. En cas de charges relativement petites,
ladite composante reactive croit assez vite avec l'elevation de la
resistance de charge, ce qui a pour effet une reduction, dans la meme
mesure, de la capacitance du circuit forme entre le point de connexion
des selfs 17 et le fil neutre 18 et, donc, un accroissement de courant
compensant l'elevation de la resistance de charge de sorte que le
courant circulant dans les enroulements primaires 6 des trantormateurs
5 ne subit pas de variations trop sensibles.
Avec l'augmentation de la resistance de charge, la vitesse
d'accroissement de la composante reactive de l'impedance equivalente
du circuit forme par l'inductance 15 et la resistance de charge
diminue et ntassure pas la compensation de l'elevation de la
resistance de charge.
Cependant, les parametres des inductances 15, 16, 19 et du
condensateur 20 sont choisis de sorte que l'etat du circuit constitue
par ces composants se rapproche dans ces conditions de celui
correspondant a la resonance a la triple frequence du reseau, ce qui
cause une augmentation substantielle de la force electromotrice dans
les enroulements des selfs 17 et, donc, un accroissement du courant
circulant entre le point de Jonction desdites selfs 17 et le fil 18,
en assurant ainsi la compensation de l'elevation de la resistance de
charge et le maintien au niveau requis du courant parcourant les
primaires 6 des transformateurs 5.
Le circuit de commutation constitue par les thyristors 24 et 25 sert a
compenser les variations de la tension a la sortie du reseau de
courant alternatif.
Le dispositif selecteur 23 est regle de facon que le signal fourni a
sa sortie soit egal a celui present a la sortie de l'indicateur 21, ce
dernier signal correspondant a l'intensite de courant prescrite. Les
parametres du dephaseur 27 sont adoptes de maniere que l'application,
a son entree de commande, d'un signal nul permette la delivrance
d'impulsions a ses sorties aux moments ou la valeur instantanee du
courant traversant les inductances 15, 16, 19 et le condensateur 20 et
appliquee au transformateur de courant 26 est egale a zero.
L'application d'impulsions de la sortie du dephaseur 27 a l'entree du
conformateur d'impulsions 29 provoque la formation alternee
d'impulsions a ses sorties, de sorte que les trains d'impulsions
engendres a ces sorties sont dephases les uns par rapport aux autres
de 1800. Dans le cas d'un signal nul a l'entree de commande du
dephaseur 27, les instants d'arrivee d'impulsions a la gachette d'un
thyristor coIncident avec ceux auxquels le potentiel de l'anode de
celui-ci devient superieur a son potenti de cathode. De cette facon,
dans le cas considere d'un signal nul a l'entree de commande du
dephaseur 27, l'angle d'amorcage de chacun des thyristors 24 et 25 est
egal a zero, si bien que l'un desdits thyristors est passant durant
une demi-periode de la tension appliquee a l'inductance 16, et que
l'autre thyristor est passant durant l'autre demi-periode, ce qui
correspond a l'etat ferme du circuit de commutation quand l'inductance
16 est constamment shuntee par la basse resistance du thyristor
debloque sans influencer le courant de- sortie de la source 1.
L'apparition d'une tension a l'entree de commande du dephaseur 27
conduit a un retard de la formation des impulsions a ses sorties et,
partant, aux sorties du conformateur d'impulsions 29, ce retard etant
d'autant plus grand que la valeur du signal a l'entree de commande du
dephaseur 27 est plus elevee. Dans ce cas, les angles d'amorcage des
thyristors 24 et 25 ne sont pas nuls, de sorte que l'inductance 16 est
shuntee par la resistance du thyristor passant seulement pendant une
partie de chaque demi-periode de la tension aux bornes de l'inductance
16, alors que pendant le reste de chaque demiperiode de cette tension,
les deux thyristors 24 et 25 sont bloques, ce qui equivaut a l'etat
ouvert du circuit de commutation.
Une augmentation de la tension du reseau d'energie provoque un certain
accroissement du courant circulant dans les primaires 6 des
transformateurs 5 et qui agit sur l'indicateur 21 en conduisant a une
augmentation du signal d'erreur a la sortie du circuit comparateur 22.
Cette variation du signal d'erreur est amplifiee dans l'amplificateur
28 en entrainant une elevation du dephasage dens le dephaseur 27 et,
par la meme, une croissance de l'angle d'amorcage des thyristors 24 et
25. En consequence, les intervalles de temps pendant lesquels lesdits
thyristors 24 et 25 sont conducteurs diminuent, tandis que les
intervalles de temps pendant lesquels ils sont bloques augmentent, si
bien que la valeur moyenne de l'impedance du circuit entre le point de
connexion des selfs 17 et le fil 18 pendant une periode du courant
circulant dans ce circuit s'accroit en compensant ladite elevation de
la tension du reseau et en empechant ainsi un accroissement notable du
courant a travers les enroulements primaires 6 des transformateurs
5.Quand la tension du reseau atteint sa valeur maximale, le dephasage
procure par le dephaseur 27 est voisin de sa valeur maximale, laquelle
correspond a la demi-periode entiere de la tension aux bornes de
l'inductance 16, de sorte que les thyristors 24 et 25 sont bloques
pratiquement en permanence.
Une reduction de la tension du reseau conduit a une certaine
diminution du courant circulant dans les enroulements primaires 6 des
transformateurs 5 et a une diminution du signal d'erreur a la sortie
du circuit comparateur 22 en provoquant une reduction du dephasage
dans le dephaseur 27 et de 1'angle d'amorcage des thyristors 24 et
25.En consequence, les intervalles de temps durant lesquels les
thyristors 24 et 25 sont passants deviennent plus importants, alors
que les intervalles de temps pendant lesquels ces thyristors sont
bloques, se raccourcissent, de sorte que la valeur moyenne de
l'impedance du circuit entre le point de
Jonction des selfs 17 et le fil 18, prise pour la periode du courant
circulant dans ce circuit, diminue en compensant ainsi ladite
reduction de la tension du reseau et en empechant toute augmentation
sensible du courant traversant les primaires 6 des transformateurs 5.
Lorsque la tension de reseau est a savaleur minimale, le dephasage
fourni par le dephaseur 27 est voisin de zero, si bien que les
thyristors 24 et 25 sont bloques presquten permanence.
La precision du maintien de la valeur prescrite du courant est
determinee par le coefficient d'amplification du circuit compose de
l'indicateur 21, du circuit comparateur 22, de l'amplificateur 28 et
du dephaseur 27.
L'inductance 19 assure la suppression des harmoniques superieures
prenant naissance a la suite de la saturation des selfs 17. Comme les
variations de la tension du reseau sont generalement assez faibles
(quelques centiemes de la valeur nominale, par exemple), la resistance
inductive de l'inductance 16 peut etre faible en comparaison de celle
de l'inductance 19. Avec un tel choix des parametres de l'inductance
16, ses mses en circuit et hors circuit periodiques a la suite de la
commutation des thyristors 24 et 25 du circuit de commutation
n'entratnent pas de distorsions sensibles de la forme de la courbe du
courant par la source 1.En consequence, la source de courant stabilise
de la figure 3 assure la circulation, dans les primaires 6 des
transformateurs 5, d'un courant de forme sinusoldale.
On peut utiliser dans le montage de la figure 3, au lieu du circuit de
commutation comportant les thyristors 24 et 25, d'autres circuits de
commutation controlables assurant le shuntage periodique de
l'inductance 16.
Au cas ou le reseau de courant alternatif triphase ne possede pas de
fil neutre, les inductances 15 et 16 peuvent lui etre reliees en
conformite avec le schema de la figure 4,dans lequel, a la place d'un
seul condensateur 20 (figure 3), sont montes trois condensateurs 30,
31 et 32 connectes aux conducteurs de phase 2, 3 et 4 du reseau. il
est egalement possible de connecter lesdites inductances 15 et 16 par
l'intermediaire de trois inductances (non representees)utilisees au
lieu de l'inductance 19 de la figure 3 et reliees recpectivement aux
conducteurs 2, 3 et 4 en serie avec le condensateur 20 (figure 3) ou
avec les condensateurs 30, 31 et 32 (figure 4).Dans ces cas, la
capacite totale des condensateurs branches on parallele doit etre
egale a la capacite du condensateur 20 dans le montage de la figure. 3
et la resistanc. inductive du circuit constitue par les inductances
branchees en parallele doit etre la meme que celle de l'inductance 19.
Pour rendre plus facile l'sdaptation des para metres des tubes a
decharge 8 a ceux de la source 1, les tubes peuvent etre relies a
celle-ci par l'intermediaire d'un transformateur d'adaptation
supplementaire comme montre sur la figure 4, ou les primaires 6 des
transformateurs 5, relies entre eux en serie, se branchent sur la
source 1 via un transformateur d'adaptation 33 dont l'enroulement
primaire est constitue par l'inductance 15.
Les montages des sources d'alimentation representes sur les figures 3
et 4 sont capables de maintenir le courant dans le systeme d'eclairage
a 2 96 pres en cas de variations de la tension aux bornes de la source
a partir de zero Jusqu'a 800 V. La proportion d'harmoniques
superieures dans la courbe du courant ne depasse pas 5 a 7 ss.
Les montages des figures 3 et 4 sont relativement simples et strs en
fonctionnement, mais n'ont qu'un faible rendement, de l'ordre de 0,8,
etant donne les pertes magnetiques relativement elevees qui se
manifestent dans les selfs saturables. Aussi est-il recommande
d'employer de tels montages dans les cas ou la puissance consommee par
le systeme d'eclairage est suffisamment basse, de plusieurs dizaines
de kilowatts, par exemple.
Par contre, lorsqu'on utilise des systemes d'eclairage a grande
consommation de-puissance, atteignant des centaines de kilowatts, il
est plus avantageux d'avoir recours a des montages d'alimentation en
courant alternatif stabilise qui possiltune efficacite plus elevee,
tels que ceux representes sur la figure 5 par exemple.
En se referant a la figure 5 on voit que la source 1 de courant
alternatif stabilise comprend deux inverseurs a thyristors en
demi-pont branches en parallele sur un reseau de courant continu,
notamment sur la sortie d'un redresseur 34 dont l'entree est reliee
aux conducteurs 2, 3 et 4 du reseau de courant alternatif triphase.
Lesdits inverseurs peuvent etre egalement relies non pas au redresseur
34, mais a un generateur a courant continu ou a une ligne d'energie a
courant continu. Un bras de l'un des inverseurs en demi-pont comporte
un thyristor 35 relie a la sortie du redresseur 34 en sens direct et
shunte par une diode 36 connectee en opposition, ainsi qu'une
inductance commutatrice 37 connectee en serie avec le circuit en
parallele forme par le thyristor 35 et la diode 36.L'autre bras de cet
inverseur comporte un thyristor 38 relie a la sortie du redresseur 34
en sens direct et shunte par une diode 39 branchu en opposition, ainsi
qu'une inductance commutatrice 40 connectee en serie avec le circuit
en parallele constitue par le thyristor 38 et la diode 39. L'inverseur
comprend en outre un condensateur commutateur 41 dont l'une des bornes
est reliee au point 42 de connexion des bras de l'inverseur. Les bras
de l'autre inverseur en demi-pont comprennent un thyristor 43, une
diode 44 et une inductance commutatrice 45, d'une part, et un
thyristor 46, une diode 47 et une inductance commutatrice 48, d'autre
part, connectes tous de facon analogue aux thyristors 35 et 38, aux
diodes 36 et 39 et aux inductances commutatrices 37 et 40.Le second
inverseur comprend en outre en condensateur commutateur 49 dont l'une
des bornes est reliee au point 50 de Jonction des bras de ce second
inverseur. Les inverseurs sont equipes d'un diviseur de tension commun
constitue par des condensateurs 51 et 52 de capacite elevee connectes
entre eux en serie et relies a la sortie du redresseur 34. Les autres
bornes des condensateurs commutateurs 41 et 49 sont reliees au point
commun des condensateurs 51 et 52.
Les enroulements primaires 6 des transformateurs de courant 5, qui
sont relies entre eux en serie, sont inseres entre le point 42 de
Jonction des bras de l'un des inverseurs et le point 50 de Jonction
des bras de l'autre inverseur.
Les inverseurs sont pourvus d'un dispositif de commande d'amorcage des
thyristors, lequel comprend un generateur 53 de signal sinusoldal, un
conformateur d'impulsions 54 dont l'entree est reliee a la sortie du
generateur 53 et dont les sorties sont reliees aux gachettes des
thyristors correspondants 35 et 38, un conformateur d'impulsions 35
dont les sorties sont reliees aux gachettes des thyristors
correspondants 43 et 46, et un dephaseur reglable 56 ayant une entree
de synchronisation reliee a la sortie du generateur 53, une sortie
connectee a l'entree du conformateur d'impulsions 55, et une entree de
commande constituant l'entree de commande dudit dispositif de commande
d'amorcage des thyristors. Le dephaseur 56 peut etre realise de facon
analogue au dephaseur 27 de la figure 3.
La source 1 (figure 5) comprend en plus un dispositif reagissant aux
ecarts du courant circulant dans.les primaires 6 des transformateurs 5
par rapport a sa valeur prescrite, ce dispositif comportant un
indicateur de courant 57 connecte en serie avec les primaires 6 des
transformateurs 5, un circuit comparateur 58, l'une des entrees duquel
est reliee a l'indicateur 57, et un dispositif selecteur 59 relie a
l'autre entree du circuit comparateur 58, la sortie de ce dernier
etant connectee, via un amplificateur 60, a l'entree de commande du
dephaseur 56.
Au cours du fonctionnement de la source 1, le conformateur
d'impulsions 54 delivre a ses sorties des trains d'impulsions dephases
l'un par rapport a l'autre de 1800. Ces trains d'impulsions arrivent
aux gachettes des thyristors correspondants 35 et 38. Le conformateur
d'impulsions 55 fournit, lui aussi, deux trains d'impulsions dephases
l'un par rapport a l'autre de 1800, qui attaquent les gachettes des
thyristors correspondants 43 et 46. La frequence de repetition des
impulsions elaborees par les conformateurs d'impulsions 54 et 55 est
egale a la frequence assuree par le generateur 53.L'angle de phase
avec lequel sont dephases entre eux les trains d'impulsions delivres
par les conformateurs d'impulsions 54 et 55 est determine par le
dephasage obtenu dans le dephaseur 56, lequel dephaseur, son tour, est
tributaire du signal present a son entree de commande.
A l'arrivee d'une impulsion a la gachette du thyristor 35, ce dernier
se debloque en effectuant la charge du condensateur commutateur 41
suivant un circuit comprenant le thyristor 35, l'inductance 37 et le
condensateur 52. Grace a l'inductance 37, le condensateur 41 se charge
Jusqu'a une tension depassant celle existant aux bornes du
condensateur 51, ce qui provoque le blocage du thyristor 35, apres
quoi commence la decharge du condenseur 41 d travers la diode 36.
Ensuite la gachette du thyristor 38 est attaquee par une impulsion, et
ce thyristor se debloque en assurant la recharge du conden sauteur 41
a travers ce thyristor et l'inductance 40.
Etant donne l'emploi de l'inductance 40, le condensateur 41 se charge
Jusqu'a une tension depassant celle existant aux bornes du
condensateur 52, ce qui entrain. le blocage du thyristor 38, apres
quoi le condensateur 41 commence a se decharger a travers la diode 39.
Ensuite commence l'application d'une impulsion a la gachette du
thyristor 35, le-condensateur 41 se recharge et le processus decrit
ci-dessus recommence. En consequence, il se forme au condensateur 41
une tensionanusoIdale dont la frequence est egale a celle assuree par
le generateur 53. De maniere analogue, il se forme une tension
sinusoldale aux bornes du condensateur 49 dont le rechargement a lieu
a la suite des deblocages alternes des thyristors 43 et 46.
La tension qui apparat entre 1 points 42 et 50 de Jonction des bras
des inverseurs et qui est appliquee aux primaires 6, connectes en
serie, des transformateurs de courant 5, est constituee par la somme
des tensions aux bornes des condensateurs-41 et-49.
Au cas ou la gachette du thyristor est attaquee par des impulsions en
meme temps que la gachette du thyristor 38 et que la gAchette du
thyristor 46 est alimentee en impulsionssimultanement avec la gachette
du thyristor 35, les tensions sinusoldales aux bornes des
condensateurs 41 et 49 coincident en phase, de sorte que l'amplitude
de la tension entre les points 42 et 50 est egale a la somme des
amplitudes des tensions aux bornes desdits condensateurs 41 et 49,
comme on peut le voir sur la figure 6 ou les diagrammes 6a, 6b, 6c et
6d-illus- trent les impulsions attaquant les gachettes des thyristors
35, 38, 46 et 43 respectivement, les diagrammes 6e, 6f, 6g et 6h
representent respectivement les variations des courants traversant les
thyristors mentionnes, les diagrammes 61 et 6 representent les
variations des tensions aux condensateurs respectifs 41 et 49 et le
diagramme 6k montre la tension entre les points 42 et 50.
Si les trains d'impulsions delivres par le conformateur d'impulsions
54 sont dephases d'un certain angle par rapport aux trains fournis par
le conformateur 55, en d'autres termes, si l'application d'impulsions
aux gachettes des thyristors 43 et 46 a lieu dans les intervalles de
temps entre l'application des impulsions aux gachettes des thyristors
35 et 38, les tensions sinusol- dales aux condensateurs 41 et 49 sont
dephasees d'un mtme angle et l'amplitude de la tension entre les
points 42 et 50 est inferieure a la somme des amplitudes des tensions
aux bornes des condensateurs 41 et 49, comme le montre la figure 7 sur
laquelle des diagrammes 7a a 7k representent les variations des memes
signaux que ceux illustres par les diagrammes de la figure 6 designes
par les memes lettres de reference. L'amplitude de la tension entre
les points 42 et 50 est d'autant plus faible que le dephasage entre
les impulsions attaquant les gachettes des thyristors 35 et 38, d'une
part, et les impulsions parvenant aux gachettes des thyristors
respectifs 46 et 43, d'autre part, est plus grand. Si ce dephasage est
de 1800, c'est-a-dire si l'application d'impulsions a la gachette du
thyristor 43 s'effectue en meme temps que l'application d'impulsions a
la gachette du thyristor 35 et que l'arrivee d'impulsions a la
gachette du thyristor 46 coincide dans le temps avec l'arrivee
d'impulsions a la gachette du thyristor 38, les tensions aux bornes
des condensateurs 41 et 49 sont en oppcsition de phase et se
compensent, de sorte que la tension entre les points 42 et 50 est
nulle, comme cela est illustre par la figure 8 ou les diagrammes 8a a
8k representent les variations des mimes signaux que ceux illustres
par les diagrammes analogues de la figure 6.
La stabilisation du courant circulant dans les enroulements primaires
6 des transformateurs 5 s'opere de la maniere suivante.
Les parametres du redresseur 34 et des inverseurs en demi-pont sont
choisis de telle sorte que si les gtchettes des thyristors 43 et 46
sont alimentees en impulsions simultanement avec les gachettes des
thyristors respectifs 38 et 35 et que la tension dans le reseau de
courant alternatif est a son niveau minimal, la tension totale entre
les points 42 et 50 soit suffisante pour assurer la valeur requise de
l'intensite du courant dans les primaires 6 des transformateurs 5 dans
le cas d'un nombre maximal de tubes allumes, autrement dit, sous la
charge maximale. Le dispositif selecteur 59 est regle de sorte que le
signal apparaissant a la sortie soit egal a celui present a la sortie
de l'indicateur de courant 57, lequel correspond a la valeur de
courant prescrite.Le dephaseur 56 est concu pour que le dephasage
entre les impulsions elaborees a sa sortie et le signal de sortie du
generateur 53 assure, en cas ae signal nul a l'entree de commande de
ce dephaseur, l'application d'impulsions aux gachettes des thyristors
43 et 46 simultanement avec l'arrivee d'impulsions aux gachettes des
thyristors 38 et 35, respectivement.
Dans le cas d'une tension minimale dans le resesu et d'un nombre maxUl
de tubes allumes, le signal d'erreur a la sortie du circuit
comparateur 58 et, par consequent, le signal applique a l'entree de
commande du dephaseur 56, ont des valeurs minimales, de sorte que les
instants d'arrivee des impulsions de deblocage aux thyristors 43 et 46
coIcident a peu pres avec les instants d'application des impulsions de
deblocage aux thyristors 38 et 35, le dephasage entre les tensions aux
bornes des condensateurs 41 et 49 est voisin de zero et la tension
totale entre les points 42 et 50 est maximale.Une eleva- tion de la
tension du reseau ou une reduction de la charge, c'est-a-dire du
nombre de tubes allumes, conduit un-certain accroissement du courant
dans le primaire 6 du tranformateur 5, lequel accroissement est
applique a l'indicateur de courant 57 et provoque un accroissement du
signal d'erreur a la sortie du circuit comparateur 58.
Cette variation du signal d'erreur est amplifiee dans l'amplificateur
60 en entrainant une augmentation du dephasage dans le dephaseur 56
et, par consdquent, du dephasage des impulsions de deblocage arrivant
aux thyristors 43 et 46 par rapport a celles qui attaquent les
thyristors 38 et 35. En consequence, le dephasage entre les tensions
aux condensateurs 41 et 49 augmente lui aussi, en empechant tout
accroissement sensible du courant circulant dans les enroulements 6.
Une reduction brutale de la charge par rapport a sa valeur maximale
provoquerait a la sortie du dephaseur 56 un dephasage des impulsions
fournies correspondant a un intervalle de temps approximativement egal
a la demi-periode du signal de sortie du generateur 53.Sous de faibles
charges, les instants d'application des impulsions de deblocage aux
thyristors 43 et 46 sont assez proches des instants d'arrivee des
impulsions de deblocage aux thyristors 35 et 38, respectivement, alors
que le dephasage entre les tensions aux bornes des condensateurs 41 et
49 est voisin de 1800 et que la tension entre les points 42 et 50 est
voisine de zero, ce qui veut dire que la source 1 fonctionne en un
regime a peu pres analogue a celui de court-circuit.
Ainsi, la source 1 de courant alternatif stabilise representee sur la
figure 5 assure le maintien du courant traversant les enroulements
primaires 6 des transformateurs 5 au niveau prescrit tant en cas de
variations de la tension du reseau d'alimentation qu'en cas de
brusques variations de la resistance de charge survenant a la suite
d'une variation du nombre de tubes a decharge allumes. La precision du
maintien de la valeur du courant necessaire est determinee par le
facteur d'amplification du circuit compose de l'indicateur 57, du
circuit comparateur 58, de l'amplificateur 60 et du dephaseur 56.Etant
donne que la tension entre les points 42 et 50 est constituee par la
somme des tensions sinusoldales aux bornes des condensateurs 41 et 49,
la tension de sortie de la source 1 est de forme sinusoidale, quelle
que soit la resistance de charge.
La frequence de la tension sinusoidale entre les points 42 et 50
appliquee aux tubes a decharge 8 est egale a la frequence assuree par
le generateur 53 et peut atteindre des valeurs assez importantes, de
l'ordre de plusieurs kilohertz, ce qui permet d'obtenir un
encombrement et un poids minimaux des elements reactifs utilises dans
les inverseurs et des transformateurs de courant 5, ainsi qu'une
rdduction des pulsations du flux lumineux. il est deconseille
d'utiliser, dans le montage de la source illustre sur la figure 5, des
impulsions de basse frequence pour commuter les thyristors, car la
commutation a basse frequence de courants de grande intensite
circulant dans un systeme d'eclairage puissant necessiterait l'emploi
d'elements de commutation ayant un encombrement et un poids tres
eleves. D'autre part, en cas d'utilisation d'un systeme d'eclairage
puissant, dans lequel les fils reliant les tubes ont une grande
etendue, comme par exemple dans le cas des systemes utilises pour
eclairer les rues ou les autoroutes, une frequence elevee du courant
d'alimentation provoque un affaiblissement considerable du facteur de
puissance en raison de la haute resistance inductive des fils de
connexion.On est alors contraint de prevoir des moyens de compensation
appropries qui, vu la grande puissance consommee dans un tel systeme
d'eclairage, s'averent trop compliques. Par ailleurs, le taux de
pulsation du flux lumineux peut etre generalement neglige pour de tels
systeme, aussi est-il rationnel alors d'utiliser une source de courant
alternatif stabilise comprenant un convertisseur de frequence a
couplage direct procurant une puissance de sortie elevee mais ne
possedant pas d'elements de commutation reactifs. Une telle source
peut etre par exemple executee dela facQ1 representee sur les figures
9 ou 11.
Conformement a la figure 9, la source I de courant alternatif
stabilise comprend un dispositif de formation de tensions de courant
alternatif, constitue de deux inverseurs a thyristors en pont 61 et 62
dont les sorties constituent celles dudit dispositif de formation de
tensions, ces inverseurs etant connectes en parallele a un rdseau de
courant continu, notamment a la sortie d'un redresseur 63 dont
l'entree est reliee aux conducteurs 2, 3 et 4 d'un reseau de courant
alternatif triphase.
Les montages des inverseurs 61 et 62 ne different en rien de ceux des
inverseurs a thyristors en pont traditionnels. L'inverseur 61 a quatre
bras dont deux comprennent des thyristors 64 et 65 et sont connectes
en serie a la sortie du redresseur 63, et dont deux autres comprennent
des thyristors 66 et 67, en etant relies eux aussi a la sortie dudit
redresseur 63. Chacun des bras de l'inverseur comporte en outre une
inductance commutatrice connectee en serie avec le thyristor de ce
bras et une diode branchee parallelement en opposition a ce thyristor.
Entre le point de jonction des bras comportant les thyristors 64 et 65
et le point de jonction des bras comportant les thyristors 66 et 67
est insere un condensateur commutateur 68. Le signal de sortie de
l'inverseur 61 est preleve sur ledit condensateur 68.
L'inverseur 62 comprend des thyristors 69, 70, 71 et 72, des
inductances commutatrices, des diodes et un condensateur commutateur
73, connectes tous, de la mtme facon que les thyristors 64, 65, 66 et
67, aux inductances commutatrices, aux diodes et au condensateur
commutateur 68, deJA mentionnes, de l'inverseur 61.Le signal de sortie
de l'inverseur 62 est preleve sur le condensateur7
Les inverseurs 61 et 62 sont equipes d'un dispositif de commande
d'amorcage des thyristors, comportant un generateur 74 de signaux
sinusoIdaux, un conformateur d'impulsions 75 dont l'entree est reliee
a la sortie dudit generateur 74, et les sorties, aux gachettes des
thyristors correspondants 64, 65, 66 et 67, un conformateur
d'impulsions 76 ayant ses sorties reliees aux gachettes des thyristors
correspondants 69, 70, 71 et 72, un dephaseur reglable 77 ayant une
entree de synchronisation reliee a la sortie du generateur 74, une
sortie reliee a l'entree du conformateur d'impulsions-76 et une entree
de commande qui constitue l'entree de commande du dispositif mentionne
de commande d'amorcage des thyristors.
La source 1 comprend en outre un convertisseur de frequence 78 a
couplage direct comportant deux montages redresseurs a thyristors, ces
montages etant relies entre eux parallelement eten oppoeitlon. L'un de
ces redresseurs utilise des thyristors 79, 80, 81 et 82, et l'autre,
des thyristors 83, 84, 85 et 86. Les anodes des thyristors 79, 81, 84
et 96 sont reliees respectivement aux cathodes des thyristors 80, 82,
83 et 85, alors que les cathodes des thyristors 79 et 81 sont reliees
entre elles et aux anodes des thyristors 83 et 85, egalement reliees
entre elles. Les anodes des thyristors 80 et 82 sont reliees entre
elles et aux cathodes des thyristors 84 et 85, egalement reliees entre
elles.Le point de connexion de l'anode du thyristor 79 avec la cathode
du thyristor 80 est relie au point de connexion de la cathode du
thyristor 83 avec l'anode du thyristor 84.
Le point de connexion de l'anode du thyristor 81 avec la cathode du
thyristor 82 est relie au point de connexion de la cathode du
thyristor 85 avec l'anode du thyristor 86.
Les sorties des inverseurs 61 et 62 sont connectees a l'entree du
convertisseur de frequence 78 par l'interme diaire d'un transformateur
87 dont un enroulement primaire 88 est relie en parallele au
condensateur 68 et dont un autre enroulement primaire 89 est relie en
parallele au condensateur 75, tandis que son secondaire 90 est relie,
par l'une de ses bornes terminales, aux anodes des thyristors 79 et 84
reliees entre elles et aux cathodes, egalement reliees entre elles,
des thyristors 80 et 83, alors que son autre borne est connectee aux
anodes des thyristors 81 et 86 reliees entre 1 et aux cathodes,
egalemnt rellees entre elles, des thyristors 82 et 85. Les primaires
88 et 89 ont un meme nombre de spires.
Le convertisseur de frequence 78 est dote d'un dispositif de commande
d'amorcage des thyristors comportant un conformateur d'impulsions 91
dont l'entree est reliee au secondaire 90 du transformateur 87 et dont
les sorties sont connectees, via un dispositif commutateur 92, aux
gachettes des thyristors 79 a 86 du convertisseur de frequence 78.
Les enroulements primaires 6 des transformateurs 5, relies entre eux
en serie, sont branches sur la sortie du convertisseur de frequence 78
constituant la sortie de la source 1, autrement dit, ils sont inseres
entre le point de Jonction des cathodes des thyristors 79 et 81 avec
les anodes des thyristors 83 et 85 et le point de
Jonction des anodes des thyristors 80 et 82 avec les cathodes des
thyristors 84 et 86.
La source I comprend egalement un dispositif de commande du signal a
l'entree de commande du dephaseur77, ce dispositif etant constitue par
un generateur de signaux periodiques reglablesen amplitude et
comportant un generateur 93 de signaux periodiques unidirectionnels de
forme triangulaire, ainsi qu'un amplificateur 94 a gain variable dont
l'entree est reliee a la sortie dudit generateur 93, et la sortie, a
1'entree de commande du dephaseur 77. La source 1 comprend en outre un
dispositif reagissant aux ecarts du courant traversant les primaires 6
des transformateurs 5 de sa valeur prescrite. Ce dispositif comporte
un indicateur de courant 95 connecte en serie avec les primaires 6 des
transformateurs 5, un dispositif. selecteur 96 et un circuit
comparateur 97 dont les entrees sont reliees a l'indicateur 95 et au
dispositif selecteur 96 et dont la sortie est reliee, via un
amplificateur 98, a l'entree de commande del'amplificateur 94.
Les conformateurs d'impulsions 75, 76, et 91 et le dephaseur 77
peuvent etre les memes que les conformateurs 54 et 55 et le dephaseur
56, respectivement, representes sur la figure 5. Le dispositif
commutateur 92 mentionne plus haut comporte quatre cles electroniques
99 inserees entre les g chettes des thyristors 79 a 86 et les sorties
du conformateur d'impulsions 91, de telle sorte que les gachettes des
thyristors 79 et 84 se trouvent reliees a l'une des sorties du
conformateur d'impulsions 91 a travers l'une des cles electroniques,
les gachettes des thyristors 80 et 83 sont reliees a une deuxieme
sortie du conformateur 91 a travers la deuxieme cle electronique, les
gachettes des thyristors 81 et 86 sont reliees a une troisieme sortie
du conformateur 91 a travers la troisieme cle electronique et, enfin,
celles des thyristors 82 et 85, a une quatrieme sortie du meme
conformateur via la derniere cle electronique. Les entrees de commande
des cles electroniques 99 sont reliees entre elles en formant l'entree
de commande du dispositif commutateur 92.
Le generateur 93 peut etre compose d'un generateur de signaux
triangulaires bidirectionnels et d'unredresseur a deux alternances,
connecte a ce dernier. Les montages de generateurs de signaux
triangulaires bidirectionnels sont bien connus dans la technique et
sont utilises tres largement dans des calculateurs analogiques.
Le fonctionnement de la source 1 de courant alternatif stabilise
representee sur la figure 9est le suivant.
Le generateur 93 fournit un signal triangulaire unidirectionnel de
basse frequence, 150 Hz par exemple, variable a partir de zero Jusqu'a
une certaine valeur maximale comme le montre la figure 10a. Ce signal
arrive a l'entree de l'amplificateur 94 (figure 9) qui delivre a sa
sortie un signal triangulaire de meme forme que celle du signal de
sortie du generateur 93 et d'amplitude variant proportionnellement a
la variation du signal a l'entree de commande de l'amplificateur 94.
Les inverseurs 61 et 62 fonctionnent en inverseurs a thyristors en
pont ordinaires. Le generateur 74 engendre une tension sinusoldale
ayant une frequence relativement elevee (de l'ordre de 1000 Hz) qui
depasse considerablement celle du signal periodique fourni par le
generateur 93. Le signal sinusoidal en provenance du generateur 74 est
envoye a l'entree du conformateur d'impulsions 75. il se forme aux
sorties de ce dernier, reliees aux gachettes des thyristors 64 et 67,
des trains d'impulsions qui sont en phase et ont une frequence de
repetition egale a celle du signal forme parle generateur 74. Aux
sorties duowLDrma d'mpu)sims 75 reluies aux gachettes desttyristms 65
et 66 snt formes des trains d!iinpisLms qui sont en phase et ont la
meme fre}mee que celle des impulsions appliques aux thyristors 64 et
67, mais etant dephases de 1800 par rapport a ces dernieres.
Les trains d'impulsions arrivant aux gachettes des thyristors 64 a 67
sont montres sur la figure 10 sur laquelle la figure 10b est relative
aux impulsions appliquees aux thyristors 64 et 67, et la figure 10c, a
celles attaquant les thyristors 65 et 66. En consequence, il se forme
aux bornes du condensateur 68 (figure 9) une tension sinusoldale dont
la frequence est egale a la frequence assuree par le generateur 74,
cette tension etant appliquee a ltenroulement primaire 88 du
transformateur 87. La forme de la tension existant au condensateur 68
est montree sur la figure 10f.
Le fonctionnement de l'inverseur 62 (figure 9) est analogue a celui de
l'inverseur 61. Aux sorties du conformateur d'impulsions 76 reliees
aux gachettes des thyristors 69 et 72, sont formes des trains
d'impulsions qui sont en phase entre eux et dephases de 1800 par
rapport aux trains d'impulsions, en phase eux aussi, formes aux
sorties du conformateur 76 qui sont connectees aux gachettes des
thyristors 70 et 71.L'angle de phase entre les trains d'impulsions aux
gachettes des thyristors 69 et 72 et ceux arrivant aux gachettes des
thyristors 64 et 67 est determine par le signal a l'entree de commande
du dephaseur 77, lequel dephaseur est concu de telle sorte qu'en cas
de signal nul a son entree de commande, le dephasage entre les
impulsions apparaissant a sa sortie et le signal de sortie du
generateur 74 assure l'application d'impulsions aux thyristors 69 et
72 simultanement avec l'arrivee d'impulsions aux thyristors 64 et 67,
de meme que l'application d'impulsions aux thyristors 70 et 71 s'opere
en memetemps que l'arrivee d'impulsions aux thyristors 65 et
66.L'arrivee du signal provenant de la sortie de l'amplificateur 94 a
entree de commande du dephaseur 77 entratne une variation du dephasage
entre les impulsions aux g chettes des thyristors 69 a 72 et les
impulsions aux gachettes des thyristors 64 a 67. Le dephaseur 77
assure une variation du dephasage mentionne, qui est proportionnelle a
la variation de la tension a son entree de commande, autrement dit, en
conformite avec la variation lineaire du signal de sortie de
l'amplificateur 94, ce dephasage variant a partir de zero Jusqu'a une
certaine valeur maximale proportionnelle a l'amplitude du signal a la
sortie de l'amplificateur 94.De cette facon, la forme de la courbe
representant la variation du dephasage dans le temps correspond au
diagramme de la figure 10a, tandis que l'amplitude de cette variation
est determinee par le signal a l'entree de commande de l'amplificateur
94 (figure 9).
Les trains d'impulsions arrivant aux gachettes des thyristors 69 a 72
sont illustres sur la figure 10, ou le diagramme 10d correspond aux
impulsions attaquant les thyristors 69 et 72, et le diagramme 10e,. a
celles parvenant aux thyristors 70 et 71. Sur le condensateur 73 de
l'inverseur 62 (figure 9) est formee une tension sinusoidale dont
l'amplitude est egale a celle de la tension aux bornes du condensateur
68 i l'inverseur 61, ces deux tensions etant dephasees l'une par
rapport a l'autre d'un angle qui varie periodiquement selon une loi
lineaire proportionnellement au signal de sortie de l'amplificateur 94
comme le montre la figure 10g. La tension elaboree au condensateur 73
(figure 9) est appliquee a l'enroulement primaire 89 du transformateur
87. il apparat alors dans le secondaire 90 du transformateur 87 une
tension sinusoldale proportionnelle a la somme des tensions
sinusoldale aux bornes de ses primaires 88 et 89. La tension au
secondaire 90 est definie par la relation suivante:::
U = Umcos 2 singe t
2 ou U est la tension aux bornes du secondaire 90 du transformateur 87
Um est une valeur determinee par l'amplitude des tensions aux
condensateurs 68 et 73 et le rapport de transformation du
transformateur 87 ss t) est le dephasage entre les tensions induites
dans le secondaire 90 du transformateur 87 par suite de la circulation
des courants dans les enroulements primaires 88 et 89 est est la
frequence angulaire de la tension aux bornes du condensateur 68 t est
le temps.
Ainsi, il se forme dans le secondaire 90 du transformateur 87 une
tension sinusoldale dont la frequence est approximativement egale a la
frequence relativement elevee du signal fourni par le generateur 74 et
dont l'amplitude varie selon une loi periodique avec une frequence
relativement basse egale a la frequence du signal de sortie du
generateur 93.Les enroulements primaires 88 et 89 du transformateur 87
sont connectes de telle sorte que, lorsque l'arrivee d'impulsions aux
thyristors 69, 72 et 70, 71 se produit en-meme temps quel'arrivee
d'impulsions aux thyristors respectifs 64, 67 et 65, 66, les tensions
induites dans le secondaire 90 du transformateur 87 par suite de la
circulation des coutants a travers les primaires 88 et 89 sont en
opposition de phase, de sorte que lorsqu'un signal nul est applique a
l'entree de commande du dephaseur 77, la tension au secondaire 90 est
egalement nulle.De ce fait, en cas de variation du signal a la sortie
de l'amplificateur 94, l'amplitude de la tension aux bornes du
secondaire 90 varie dans une plage s'etendant de zero Jusqu'a une
certaine valeur maximale proportionnelle a l'amplitude du signal
present a la sortie de l'amplificateur 94 et determinee par
l'importance du signal attaquant son entree de commande. Etant donne
que les variations du dephasage entre les tensions aux bornes des
condensateurs 68 et 73 sont de nature lineaire, les variations de
l'amplitude de la tension au secondaire 90 suivent une loi sinusodale
comme on le voit sur la figure 10h.La periode de variation de
l'amplitude ou, autrement dit, la periode de l'enveloppe de la tension
au secondaire 90, est egale a celle de variation du signal de sortie
du generateur 93 (figure 9), tandis que l'amplitude d'une telle
variation, c'est-a-dire l'amplitude de l'enveloppe, est
proportionnelle a l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur
94 et est donc determinee par le signal a son entree de commande.
Le signal preleve sur le secondaire 90 du transformateur 87 est envoye
au convertisseur de frequence 78, qui fonctionne comme suit.
L'entree du conformateur d'impulsions 91 est attaquee par le signal
provenant du secondaire 90, qui est proportionnel a la somme des
tensions delivrees par les inverseurs 61 et 62, ou en d'autres termes,
a la tension illustree par la figure 10h. Le conformateur d'impulsions
91 (figure 9).delivre des impulsions a ses sorties reliees par
l'intermediaire des cles electroniques aux gachettes des thyristors
79, 84 et 82, 85 lorsque le potentiel aux anodes des thyristors 79 et
84 (aux cathodes des thyristors 80 et 83) devient superieur au
potentiel aux anodes des thyristors 81 et 86 (aux cathodes des
thyristors 82 et 85), mais, a ses sorties reliees aux gachettes des
thyristors 80, 83 et 81, 86, les impulsions apparaissent lorsque le
potentiel aux anodes des thyristors 79 et 84 (aux cathodes des
thyristors 80 et 83) devient inferieur au potentiel aux anodes des
thyristors 81 et 86 (aux cathodes des thyristors 82 et 85). En
consequence, si les cles electroniques 99 du dispositif commutateur 92
sont dans une position a laquelle les sorties du conformateur
d'impulsions 91 sont reliees aux gachettes des thyristors 79 a 82, le
pont a thyristors compose des thyristors preciti fonctionne en
redresseur a deux alternances en assurant la formation, a la sortie du
convertisseur de frequence 78, d'une tension ondulee unidirectionnelle
dont l'amplitude varie proportionnellement a celle de la tension
d'entree du convertisseur de frequence 78.Les trains d'impulsions
arrivant aux gachettes des thyristors 79 a 82 sont montres sur la
figure 10 ou le diagramme 10i correspond aux impulsions attaquant les
thyristors 79 et 82, et le diagramme 10J, a celles attaquant les
thyristors 80 et 81. A l'instant ou le signal a la sortie du
generateur 93 (figure 9) devient nul, autrement dit lorsque
l'enveloppe du signal d'entree du convertisseur de frequence 78 passe
par zero, il se produit une variation du signal present a l'entree de
commande du dispositif commutateur 92, variation qui met les cles
electroniques 99 dans la position a laquelle les sorties du
conformateur d'impulsions 91 se trouvent reliees aux gachettes des
thyristors 83 a 86.Il se forme alors a la sortie du convertisseur de
frequence 78 une tension ondulee unidirectionnelle dont l'amplitude
varie de facon proportionnelle a l'amplitude de la tension a l'entree
du convertisseur de frequence 78, mais dont la polarite est opposee a
celle de la tension fournie pendant le fonctionnement des thyristors
79 a 82. Les trains d'impulsions arrivant aux gachettes des thyristors
83 a 86 sont montres sur la figure 10, ou le diagramme 10k correspond
aux impulsions attaquant les thyristors 84 et 85, et le diagramme 101,
a celles qui parviennent aux thyristors 83 et 86.Au moment ou le
signal de sortie du generateur 93 (figure 9) redevient egal a zero,
les cles electroniques 99 se remettent dans la position a laquelle les
sorties du conformateur d'impulsions 91 se connectent aux gSchettes
des thyristors 79 a 82, de sorte que la polarite de la tension ondulee
developpee a la sortie du convertisseur de frequence 78 est a nouveau
inversee.
De cette facon, il se forme a la sortie dudit convertisseur de
frequence 78 une tension ondulee dont la frequence est le double de la
frequence des tensions aux sorties des inverseurs 61 et 62 et dont
l'enveloppe suit une loi sinusordale en variant avec une frequence
egale a celle du signal de sortie du generateur 93 comme on peut le
voir dans le diagramme 10m. L'amplitude de la sinusoide caracterisant
la variation de l'enveloppe de la tension ondulee a la sortie du
convertisseur de frequence 78 (figure 9) est proportionnelle a
l'amplitude de la tension aux bornes du secondaire 90 du
transformateur 87, c'est-a-dire qu'elle est determinee par la valeur
du signal a l'entree de commande de l'amplificateur 94.
Les impulsions assurant la commutation des cles electroniques 99
peuvent etre prelevees sur la sortie du generateur de signaux
triangulaires bidirectionnels faisant partie du generateur 93.
Grecs a la resistance inductiveet capacitive de la ligne reliant les
tubes a decharge 8 a la sortie de la source 1, les pulsations du
courant parcourant les enroulements primaires 6 des transformateurs 5
seront aplaties, si bien que le courant travers les tubes 8 sera
pratiquement sinusoldal.
La stabilisation du courant circuLnt danslesprimates 6 des
transformateurs 5 s'opere de la maniere suivante.
Le dispositif selecteur 96 est regle de facon que le signal a sa
sortie soit egal a celui present a la sortie de l'indicateur de
courant 95, lequel correspond a la valeur de courant prescrite. En cas
de valeur maximale de la tension du reseau et d'une charge tres
insignifiante (par exemple, lorsqu'un nombre minimal de tubes sont
allumes), le signal d'erreur a la sortie du circuit comparateur 97 et,
par consequent, le signal present a l'entree de commande de
Zamplificateur 94, ont une valeur minimale, l'amplitude du signal de
sortie de l'amplificateur 94 est assez faible et le dephasage assure
parle dephaseur 77 reste presqu'inchange.Dans ce cas, les instants
d'application des impulsions de deblocage aux thyristors 69, 72 et 70,
71 coincident approximativement avec les instants d'arrivee des
impulsions de deblocage aux thyristors respectifs 64, 67 et 65, 66,
les tensions aux primaires 88 et 89 du transformateur 87 sont
dephasees a peu pres de 1800 et la tension a la sortie du
convertisseur de frequence 78 est voisine de zero.
Une diminution de la tension du reseau ou une elevation de la charge
conduirait a une certaine reduction du courant dans les primaires 6
des transformateurs 5, laquelle reduction est percue par l'indicateur
95 en provoquant un accroissement du signal d'erreur a la sortie du
circuit comparateur 97. Cette variation du signal d'erreur est
amplifiee dans l'amplificateur 98 en entrarnant une elevation de
l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur 98 et, donc, une
elevation proportionnelle de l'amplitude de l'enveloppe de la tension
ondulee a la sortie du convertisseur de frequence 78 et en evitant par
la meme un accroissement sensible du courant circulant dans les
enroulements primaires 6 des transformateurs 5.
Dans le cas d'une tension de rdseau minimale et d'un nombre maximal de
tubes allumes, le signal d'erreur a la sortie du circuit comparateur
97 et l'amplitude du signal a la sortie de l'amplificateur 94 ont
leurs valeurs maximales, auxquelles l'amplitudes de variation du
dephasage assure par le dephaseur 77 est voisine de la valeur qui
correspond a la demi-periode du signal de sortie du generateur 74.
Dans ce cas, le dephasage entre les tensions aux primaires 88 et 89.du
transformateur 87 varie periodiquement a partir de 1800 Jusqu'a une
valeur proche de zero, alors que l'enveloppe de la tension ondulee a
la sortie du convertisseur de frequence 78 a une amplitude maximale.
Ainsi, la source 1 de courant alternatif stabilise representee a la
figure 9 assure le maintien du courant dans les enroulements primaires
6 des transformateurs 5 au niveau requis, tant en cas de variation de
la tension du reseau que pendant de brusques variations de la
resistance de charge dues a des variations du nombre de tubes allumes.
Ia precision du maintien de la valeur prescrite du courant est
determinee par le facteur d'amplification du circuit comportant
l'indicateur de courant 95, le circuit comparateur 97 et
I'amplificateur 98, ainsi que par la dependance definissant la
variation du dephasage assure par le dephaseur 77 en cas de variations
du signal a l'entree de commande de l'amplificateur 94.
Le dephaseur 77 et le conformateur d'impulsions 76 peuvent etre
realises de telle sorte qu'en cas de signal nul a l'entree de commande
du dephaseur 77, les instants d'arrivee d'impulsions aux gachettes des
thyristors 70 et 71 coincident avec les instants d'arrivee
d'impulsions aux gachettes des thyristors 64 et 67. Dans un tel cas,
le sens de connexion de l'un des enroulements 88 ou 89 doit etre
inverse.
Les deux inverseurs en pont 61 et 62 que l'on voit sur la figure 9
peuvent etre remplaces par deux inverseurs en demi-pont branches en
parallele sur un reseau de courant continu comme represente dans la
figure 5.
Dans ce cas, l'entree du convertisseur de frequence a couplage direct
se branche entre le point de connexion des bras de l'un des inverseurs
et le point de connexion des bras de l'autre inverseur.
Le montage de la source 1 de courant alternatif stabilise represente a
la figure Il differe de celui de la figure 9 en ce qu. le dispositif
de formation de tensions de courant alternatif comporte, a la place du
second inverseur a thyristors 62 (figure 9), un dephaseur reglable 100
(figure 11) qui comprend un transformateur 101, un redresseur en pont
102 et un amplificateur magnetique 103 dont les enroulements de
travail 104 et 105 sont branches, en serie avec l'une des diagonales
du redresseur 102, sur l'enroulement secondaire du transformateur101
Le primaire dudit transformateur 101, les bornes duquel constituent
l'entree du dephaseur 100, est connecte en parallele au condensateur
68 de l'inverseur 61.L'autre diagonale du redresseur 102 est reliee en
parallele a entree de l'inverseur 61. La sortie du dephaseur 100 est
reliee a l'entree du convertisseur de frequence 78 a travers le
transformateur 87 dont le primaire 89 est insere entre le point milieu
du secondaire du transformateur 101 et le point de connexion du
redresseur 102 avec les enroulements de travail 104 et 105 de
l'amplificateur magnetique 103. La sortie de l'amplificateur 94 est
reliee a l'enroulement de commande 106 de l'amplificateur magnetique
103, enroulement dont les bornes constituent l'entree de commande du
dephaseur 100.
Au cours du fonctionnement de la source 1 montree a la figure 11, la
tension prelevee sur la sortie de l'inverseur 61 est appliquee a
l'enroulement primaire du transformateur 101 faisant partie du
dephaseur 100.
Une variation de la tension de sortie de l'amplificateur 94 conduit a
une variation de la premagnetisation des noyaux de l'amplificateur
magnetique 103, ce qui, a son tour, entrasse une variation de la
resistance inductive des enroulements de travail 104 et 105, laquelle
varie proportionnellement a la tension aux bornes de ltenrou- lement
de commande 106. Le redresseur 102 fonctionne en resistance ohmique en
assurant la recuperation d'une partie de l'energie du courant
electrique circulant dans le secondaire du transformateur 101 et son
application a l'entree de la source 1.De ce fait, une variation de la
resistance inductive des enroulements de travail 104 et 105 entratne
une variation de la phase de la tension entre'le point milieu du
secondaire du transformateur 101 et le point de connexion du
redresseur 102 avec lesdits enroulements 104 et 105, c'est-a-dire aux
bornes du primaire 89 du transformateur 87. En cas de signal nul a la
sortie de l'amplificateur 94, la resistance inductive des enroulements
de travail 104 et 105 est maximal et le dephasage entre la tension au
secondaire du transformateur 101 et la tension au primaire 89 du
transformateur 87 est voisin de zero.Pendant une variation du signal
de sortie de l'amplificateur 94, la resistance inductive des
enroulements de travail 104 et 105 diminue, par suite de quoi le
dephasage entre la tension au secondaire du transformateur 101 et la
tension au primaire 89 s1accrott. Si le signal de sortie de l'ampli-
cateur 94 est suffisamment important, ce dephasage est voisin de
1800C.
En consequence, le montage de la source de courant alternatif
stabilise represente a la figure 11, tout comme celui de la figure 9,
assure l'application au primaire 89 du transformateur 87 d'une tension
qui est dephasee par rapport a la tension existant aux bornes de son
primaire 88 d'un angle qui varie de facon proportionnelle au signal de
sortie de l'amplificateur 94.
Pour le reste, le fonctionnement du montage de la figure 11 ne differe
en rien de celui du montage illustre a la figure 9. il ressort de ce
qui precede que les montages des sources de courant alternatif
stabilis6.dont les schemas sont representes aux figures 9 et Il
permettent d'obtenir une basse frequence du courant de sortie avec
utilisation d'elements de commutation fonctionnant a une frequence
relativement elevee et ne possedant par consequent qu'un encombrement
et un poids assez faibles.
Dans le montage de la figure 11, l'amplificateur magnetique 103 peut
etre remplace par un circuit constitue de deux inductances connectees
entre elles en serie, dont l'une est shuntee par des thyristors
connectes en paral lele en opposition, l'angle d'amorcage de ces
thyristors etant variable en conformite avec le signal de
l'amplificateur 94.
La forme du signal periodique a la sortie du generateur 93 peut etre
autre que triangulaire a condition que soit assuree la valeur requise
du facteur de crete du courant traversant les tubes a decharge 8.
Cette forme d'onde peut etre par exemple telle que l'enveloppe de la
tension ondulee a la sortie du convertisseur de frequence 78 ait une
forme triangulaire, ce qui permet d'obtenir une forme d'onde du
courant a travers les tubes 8 proche de la forme rectangulaire en
reduisant ainsi les pulsations du flux lumineux et en elevant
l'efficacite lumineuse des tubes.
Le systeme d'eclairage faisant l'obJet de la presente invention trouve
des applications dans lteclai- rage des-entreprises industrielles, des
rues, des autoroutes, des stades, des mines, etc. La source de courant
alternatif stabilise peut etre installee dans une sousstation reliee a
la ligne de transport d'energie ou au reseau de courant alternatif de
frequence industrielle.
Les transformateurs de coursant peuvent etre installes dans l'armature
d'eclairage, sur des candelabres ou dans des locaux a part. Dans le
cas des systemes utilises pour d'eclairage des rues ou des autoroutes,
les transformateurs de courant peuvent etre suspendus aux candelabres
au moyen d'isolateurs, les fils d'amenee passant alors a travers des
fenetres menagees dans les noyaux des transformateurs.
Claims
_________________________________________________________________
REV ENDICATIONS
1.- Systeme d'eclairage comprenant une source d'alimentation a courant
alternatif et des tubes () a decharge dans le gaz branches sur ladite
source d'alimentation et relies a celle-ci au moyen de couplages par
transformateurs, caracterise en ce que la source d'alimentation est
realisee sous forme d'une source (1) de courant alternatif stabilise
et que lesdits tubes (8) a decharge dans le gaz sont relies a la
source d'alimentation par l'intermediaire de transformateurs de
courant (5) d
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