Brevet FR2180924A1 — publié le 19731130

La présente invention concerne un groupe redresseur pour l'alimentation de cuves d'électrolyse d'alumine avec au moins un transformateur commutable au moyen d'un appareil de réglage en charge à échelons grossiers. La régulation des groupes redresseurs au silicium alimentant des cuves d'électrolyse d'alumine s'effec- tue soit sur courant électrolytique constant, soit sur la valeur moyenne du courant électrolytique avec des écarts positifs et négatifs admissibles par rapport à cette valeur moyenne. On utilise de façon connue, pour la régulation à courant électrolytique constant, des transformateurs de redresseur à plusieurs échelons de commutation en charge conjointement à des transducteurs dont la plage de tension, pour tenir compte des effets d'anode ou d'étincelle intervenant lors de l'électrolyse, est de l'ordre de 60 à 120 volts, ce qui correspond à la différence de tension entre plusieurs échelons de commutation. Les transducteurs dégradent fortement, selon leur degré de commande, le facteur de puissance du groupe. L'utilisation de tels transducteurs à grande plage de tension alourdit aussi dans une mesure non négligeable le cott de l'installation. Dans la régulation à valeur moyenne du courant électrolytique, on agit sur le courant en modifiant la tension continue par un appareil, ou commutateur, de réglage en charge à échelons nombreux et par conséquent fins. On obtient ainsi un facteur de puissance optimal du groupe, mais un tel commutateur finement eche- lonné est beaucoup plus cher qu'un commutateur normal à échelons grossiers, et sa durée de vie est réduite par les fréquentes commutations nécessaires. L'invention a pour objet un groupe redresseur qui évite ces inconvénients. Il est caractérisé par le fait que la course de tension des transducteurs, placés, à un par branche de redresseur, entre le transformateur et le redresseur, correspond à la moitié de la différence de tension régnant d'un échelon à l'autre du commutateur de réglage en charge et, dans chaque position de ce commutateur, lesdits transducteurs sont commandés à plein ou à vide, à travers leurs enroulements de prémagnétisation, suivant le signe de la différence entre les valeurs moyennes de courant réelle et de consigne. Les enroulements de prémagnétisation en série des transducteurs sont placés dans un circuit dont la polarité est modifiable par un dispositif permutateur.Un dispositif de commande actionne, selon la demande de courant de l'installation et la posi tion du commutateur de réglage en charge ainsi que le régime de commande ds transducteurs, ledit commutateur ou le dispositif permutateur ou l'un et l'autre alternativement. La combinaison d'un commutateur de réglage en charge normal à échelons grossiers avec, dans chacune des branches du redresseur, un transducteur provoquant par mise en ou hors circuit de la prémagnétisation un partage en deux de la tension de chaque échelon dudit commutateur double le nombre des étages de tension du transformateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est le schéma d'une installation d'électrolyse d'alumine alimentée à travers des redresseurs; la fig. 2 est le schéma d'un dispositif de commande pour le maintien d'une valeur moyenne prédéterminée du courant électrolytique. La fig, 1 représente une installation d'électrolyse 1 alimentée par un transformateur triphasé 2 à gradins suivi d'un groupe redresseur 3. Le transformateur est équipé d'un commutateur de réglage en charge normal 4, par exemple à deux fois 16 échelons, qui relie au secteur celles des prises haute tension du transformateur qui correspondent à la demande de courant du moment. Le dispositif d'actionnement 5 dudit commutateur fait progresser ou reculer celui-ci d'un échelon à chaque fermeture de l'interrupteur d 11.1 ou d 12.1; il est en outre muni d'un interrupteur L fermé chaque fois que le commutateur de réglage 4 est en marche. Du côté basse tension, un transducteur 6 est branché en autosaturation, dans chaque branche de redresseur, entre les enroulements du transformateur et le groupe redresseur. Les enroulements de prémagnétisation de ces transducteurs sont montés en série. Comme on le voit d'après la fig. 2, les enroulements de prémagnétisation en série 7 des transducteurs 6 sont relies à un transformateur triphasé 9 par un redresseur 8 monté en pont triphasé ou couplé en absorption. La commutation, dans le circuit d'alimentation des enroulement de prémagnétisation, des contacts c 1.4 à c 1.7 d'un relais cl transfère les transducteurs de 11étant non commandé à l'état commandé à plein. On maintient la valeur moyenne du courant de l'installation d'électrolyse en inversant de polarité, le cas échéant en alternance avec un nouveau pas du commutateur de réglage en charge, lesdits enroulements de préma gnétisation à-l'aide du dispositif de commande, par exemple à relais, selon la fig. 2.Ci-dessous l'exposé du fonctionnement de ce dispositif de commande, lequel est représenté à l'état de repos, Si le maintien de la valeur moyenne du courant nécessite une élévation de la tension, on ferme l'interrupteur 11 manuellement d'un pupitre de commande ou automatiquement par les soins d'un dispositif régulateur. I1 en résulte, à travers les contacts d 1.1, d 3.1 de deux relais d 1, d 3 et une diode n 11, l'excitation d'un relais d 30 dont le contact 30.-l coupe le circuit de bobine du relais polarisé d 3.La fermeture de l'interrupteur 11 a aussi pour effet d'exciter, à travers le contact d 3.2 du relais d 3 et une diode n 16, un relais d 21 dont le contact d 21.1 ferme, à travers d 22.1, le circuit des relais c 1 et d 1, commutant aussi leur propre contact de maintien c 1.1 et les contacts c 1.2 à c 1.7. La commatation des contacts c 1.4 à c 1.7 inverse la polarité des enroulements de prémagnétisation 7 sur la commande à plein des transducteurs 6, tandis que celle des contacts c 1.2 et c 1.3 prépare la commutation du relais polarisé d 3. L'excitation du relais d 1 provoque la commutation de son contact d 1.1, d'où la retombée du relais d 21, puis au bout d'un temps déterminé par le circuit "RC" 10 celle du relais d 30. Ces contacts correspondants d 21.1 et d 30.1 reprennent leur position de repos et le relais d 3 commute. S'il ne subsiste alors plus d'ordre de "montée", ctest-à-dire si l'interrupteur 11 est ouvert, le processus de commande est terminé. Si l'ordre de montée se maintient au contraire, le relais d 30 se réexcite à travers le contact d 1.1, encore commuté, le contact d 3.1, également commuté par le changement de polarité du relais d 3, et la diode n 11, si bien que le contact d 30.1 de ce relais d 30 coupe de nouveau le circuit de bobine du relais d 3. En meme temps s'est excité, à travers le contact d 3.2, un relais d 11 dont, selon la fig. 1, le contact d l1.1%déclenche un pas du commutateur de réglage en charge. L'interrupteur L, se fermant pendant la marche dudit commutateur, permet ainsi l'excitation d'un relais d 2 qui est alimenté à travers un redresseur 13 et dont le contact d 2.1 court-circuite par la diode n 13 la channe de l'interrupteur 11 et des contacts d 1.1, d 3.1 cependant que son contact d 2.2 excite un relais d 22 à travers une diode n 15. Le contact d 22.1 de ce relais d 22 coupe alors le circuit des rélaiso-let d;l, si bien que > le contact d 1.1 reprend sapoe'lioedc repos et que les relais d 11 et d 22 retombent. La commutation des contacts c 14 à c 1.7 change de polarité de prémagnétisation des transducteurs, qui reviennent à l'état non commandé; quant à la commutation des contacts c 1.2 et c 1.3, elle prépare celle du relais d 3. A la fin du déplacement du commutateur de réglage en charge, l'interrupteur L se rouvre et coupe le circuit de bobine du relais d 2, par la réouverture du contact d 2.1 duquel le relais d 3D cesse d'être alimenté.Le contact d 30.1 revient ainsi, avec retard, à sa position de repos et- commute alors le relais d 3. S'il ne subsiste plus d'ordre de montée à cet instant, le processus de commande est terminé. Si, au contraire, l'interrupteur 11 est encore fermé ou si un nouvel ordre de montée se présente, les transducteurs sont d'abord commandés à plein, comme au premier temps ci-dessus par inversion de polarité de leurs enroulements de prémagnétisation, puis, le cas échéant, le commutateur de réglage en charge est encore actionné, en cas de persistance de l'ordre de montée. L'interrupteur 12 est destiné à transmettre au dispositif de commande les ordres de baisse de tension. Le processus dans ce dispositif correspond à celui que déclenche un ordre de montée, mais avec cette différence qu a partir de la position de repos représentée sur le dessin, le commutateur de réglage en charge est tout d'abord actionné à travers le contact d 1.2 du relais d 1, les contacts d 3.3 et d 3.4 du relais polarisé d 3 et le relais d 12, dont le contact d 12.1 déclenche à travers le dispositif 5 une manoeuvre dudit commutateur dans le sens d'affaiblissement. La mise en circuit du relais d 12 est accompagnée de l'excitation du relais d 30 à travers une diode n 12. La réponse du relais d 2 provoque à son tour l'excitation du relais d 21, à travers le contact d 2.3 et une diode n 17. Dans la suite de la commande, le relais d 22 s'excite en outre à travers une diode n 14 une fois que le relais d3 a changé de polarité, Si l'ordre de baisse de tension se maintient après le passage du commutateur de réglage en charge à l'échelon immédiatement inférieur, les transistors sont commandés à plein par changement de polarité du circuit d'alimentation des enroulements de prémagnétisation 7. Les relais d 11, d 12, d 21, d 22 et d 30 sont alimentés par un transformateur 14 suivi d'un pont redresseur 15. Partant du transformateur de redresseur avec' commutateur à 2 fois 16 échelons que l'on a pris comme exemple, on obtient finalement par utilisation des transducteurs un nombre total d'échelons de tension de deux fois 32. REVENDICATIONS 1. Groupe redresseur pour alimentation de cuves d'é électrolyse d'alumine, avec au moins un transformateur réglable en charge au moyen d'un commutateur à échelons grossiers et un transducteur placé, dans chaque branche de redresseur, entre ledit transformateur et le redresseur, caractérisé par le fait que la course de tension des transducteurs correspond à la moitié de la différence de tension régnant d'un échelon à l'autre du commutateur de réglage en charge et, dans chaque position de ce dernier, lesdits transducteurs sont commandés à plein ou non commandés, à travers leurs enroulements de prémagnétisation, selon le signe que présente la différence entre les valeurs moyennes de courant réelle et de consigne. 2. Groupe redresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les enroulements de prémagnétisation en série des transducteurs sont placés dans un circuit dont la polarité est modifiable par un dispositif permutateur. 3. Groupe redresseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de commande qui actionne, selon la demande de courant de l'installation et la position momentanée du commutateur de réglage en charge, ledit commutateur ou le dispositif permutateur ou l'un et l'autre alternativement.