Brevet FR2232132A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne un commutateur pour le changeur de~prises en charge d'un transformateur de réglage, à deux branches de charge comportant chacune des semi-conducteurs commandés avec en parallèle à ces semi-conducteurs, des contacts permanents pour la décharge en courant, la branche de charge non traversée par un courant, étant susceptible autre coupée par un contact de coupure. De tels commutateurs comportent généralement un groupe de thyristors branchés en antiparallèle dans chaque branche de charge , et ces thyristors sont débloqués et bloqués alternativement lors de l'inversion. Cela entrain un investissement considérable en thyristors. La présente invention a pour but de créer un commutateur du type ci-dessus, ne nécessitant pour les deux branches de charge que deux thyristors ou deux groupes de thyristors branchés en série. On contact déjà un montage de commutateurs dans lequel les deux branches de charge comportent deux thyristors (brevet allemand 1 638 478). Toutefois cette solution n1 est pas totalement satisfaisante, car il faut provoquer un court-circuit de prise par un contact produisant très peu de rebondissements, et qui ne peut s'utiliser que pour l'allumage ou le blocage tout d'abord des thyristors en anti-parallèleS d'une branche de charge. Cela nécessite toujours un investissement relativement élevé pour la commande des thyristors et leur inversion d'une branche de charge à I1 autre. D'autre part, il n'est pas satisfaisant de provoquer tout d'abord un court-circuit de prise pour commander une inversion. La présente invention propose une autre solution pour résoudre ce problème. A cet effet, l'invention concerne un commutateur du type ci-dessus, caractérisé en ce que les semi-conducteurs commandés des deux bran chers de charge, sont branchés en opposition, une autre branche de courant étant prévue, branchée en parallèle avec la branche de charge (par exemple A) laissant passer le courant a l'état statìonnaire, ce branchement en parallèle étant assuré par I intermédiaire d'un inverseur commandé en sync.nwonismeffl dont 1 'ouverture et la fermeture se font au cours de deux demi-onmes - rCUp.S ensembles l'allumage des semi-conducteurs commandés ; x exemple T1) de la branche de charge (par exemple A) qui laisse passer tout d'abord le courant, déterminant l'ouverture du commutateur synchrone pendant l'allumage de ce semi-conducteur, seul le semi-conducteur commandé, branché en parallèle sur la boucle alors fermée de l'inverseur, pouvant entre allumé. L'avantage de ltinvention réside dans le fait qu'il suffit d'un seul semi-conducteur commandé ou d'un groupe de semi-conducteurs commandés, branchés en série, pour chaque branche de charge. Cela réduit considérablement l'investissement en semi-conducteurs commandés, par rapport aux autres montages de commutation. De plus, il n'est pas nécessaire de provoquer un court-circuit de prise pour la commutation. Comme les thyristors sont au plus chargés pendant une demi-onde de courant, il est possible de façon avantageuse d'augmenter la puissance de commutation, c'est-àdire que les thyristors peuvent être dans ce cas chargés de façon plus importante. De façon particulièrement avantageuse, dans le commutateur selon l'invention, on peut prévoir des diodes branchées en anti-parallèleg dans la branche de courant auxiliaire. Cela assure d'une part l'adapta- tion de la résistance électrique de la branche de courant au miliaire à la branche correspondante du thyristor, permettant une meilleure commutation du courant de la branche auxiliaire à la branche de thyristor, et d'autre part cela permet d'utiliser un détecteur de tension pour le déclenchement des impulsions du commutateur synchrone et pour l'allumage du thyris tor correspondant.Pour améliorer la commutation, dans le cas de puissance de commutation plus élevée, on peut réaliser les contacts de l'inverseur commandés en synchronisme de façon que chacun des deuz contacts se compose de deux parties isolées l'une par rapport à l'autre. Dans ces conditions, on branche coque foLs ne diode à l'aide de la partie de contact qui reste en place plus longtemps. Dans ce cas, il faut toutefois @@ le commutateur synchrone reçoive l'impulsion nécessaire à @@inversion, environ 3 à 4 millisecondes d'avance. suivant une autre caractéris tique avantageuse de l'invention, les thyristors, les diodes et l'inverseur sont réunis pour former une garniture de commutateur logée dans un bottier cylindrique et tournant le long de la paroi du cylindre, la garniture de commutation glissant d'une part sur une bague de contact du cylindre à l'aide de la sortie de charge et d'autre part, cette garniture comportant trois contacts glissants distincts l'un de l'autre et qui lors de la rotation de la garniture, glissent le long de contacts de prise réalisés longitudinalement à la périphérie du cylindre, les deux contacts glissants extérieurs de la garniture de commutateur étant réalisés sous forme de contacts de coupure et le contact central sous forme de contact permanent, les trois contacts glissants étant appliqués sur un contact de prise quelle que soit la position de fonctionnement. la présente invention sera décrit plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un commutateur selon l'invention. - la figure 2 représente le courant passant par le commutateur, en fonction des commutations chronologiques. - la figure 3 est un schéma d'une garniture de commutateur dans un bottier cylindrique, le bottier cylindrique étant représenté après développement. - la figure 4 est un détail du commrtateur de la figure 3, montrant le dispositif pour la commande par force de l'inverseur. Selon la figure 1, le commutapeur de l'invention se compose essentiellement des deux branches de charge A et B,par lesquelles sont reliés ou peuvent titre reliés respectivement des contacts de prise I, Il avec la sortie Y. Chaque branche de charge A, B se compose du montage en parallèle d'un thyristor TI, 2 2 et d'un contact permanent i, 2 de décharge de courant, et cette branche peut tre séparée du contact de prise I, II respectif par un con +aet de coupure 3, 4.Entre les deux branches de charge A et Bt on a une autre branche de courant C qui peut entre branchée 1 aide d'un inverseur U, à commande synchrone, alternative ment sur l'une ou l'autre des deux branches de charge A, 3 en parallèle. Le fonctionnement de principe de ce commutateur est le suivant (figure 2) Partant de la position représentée à la figure 1, le contact de coupure 3 et le contact permanent 1 sont fermés et la branche de courant auxiliaire C est branchée en parallèle à la branche de charge A par le contact 5 de l'inverseur. Pour l'opération d'inversion, on ouvre tout d'abord le contact permanent 1 (voir figure 2), de sorte que le courant passe dans la branche de courant auxiliaire C. Pour poursuivre la préparation de la commutation proprement dite, on ferme alors le contact de coupure 4 de la branche de charge B. Puis, à l'aide du détecteur de tension St, en parallèle aux diodes D1, D2, on régle le passage à zéro du courant, moment auquel le thyristor TI peut assurer le passage du courant, et le thyristor T1 reçoit alors une impulsion d'allumage. En même temps que se produit l'opération ci-dessus, on envoie une impulsion d'inversion au commutateur synchrone U, ce qui se fait avantageusement par la décharge d'un condensateur qui sollicite un électro-aimant S de l'inverseur. L'inverseur U soulève alors tout d'abord le contact 5, si bien que le courant partiel qui continue à passer par la branche de courant auxiliaire C, commute sur le thyristor TI qui est maintenant conducteur.L'allumage du thyristor TI entratne en outre forcément son blocage au cours du passage à zéro suivant et l'allumage du thyristor T2 de l'autre branche de charge B, de sorte que le courant passe du thyristor TI au thyristor T2, lorsque l'intensité passe par zéro, et inverse ainsi la charge du contact de prise I au contact de prise II. Entre temps, l'inverseur U est basculé de façon qu'il arrive sur le contact 6, pendant la même demi-onde de courant dans laquelle le thyristor TI fait passer le courant. Le courant de charge peut alors de nouveau être immédiatement repris par la branche de courant auxiliaire Après quelques demi-ondes , le contact de coupure 3 s'ouvre (voir figure 2), déchargeant en tension la branche de charge A, qui initialement laissait passer le courant. Sn- fir., le con;et permanent 2 se ferme et l'inversion est terminée. Le commutateur décrit cidessus, peut, comme le montre la figure 3, être assemblé sous la forme d'une garniture de commutateur lu logée à rotation dans un bottier cylindrique qui est représenté de façon développée sur la figure 3. La paroi Z du cylindre comporte un contact glissant 7, annulaire, sur lequel glisse toujours la sortie de charge Y de la garniture de commutateur, en cours de rotation.Cette paroi porte en outre le long de sa périphérie, des contacts de prise I, Il, III, IV, allongés (non représentés) munis de prises pour le transformateur de réglage. les contacts glissants 1, 3, 4 de la garniture de commutateur, réalisés sous forme de contacts de coupure ou de contacts permanents, glissent sur ces contacts de prise lors de la rotation du commutateur. les contacts glissants 1, 3, 4, juxtaposés, de la garniture de commutateur, sont réalisés de façon que les deux contacts extérieurs 3 et 4 jouent le r81e de contacts de coupure et que le contact glissant intérieur 1 joue le ralle de contact permanent, les trois contacts glissants étant appliqués sur un seul et m8me contact de prise II dans la position de fonctionnement représentée. Si l'on veut commuter sur la prise suivante par exemple le contact de prise III, on bascule la garniture de commutateur dans le sens de la flèche le long de la paroi Z du cylindre. Dans ces conditions, le contact glissant 4 quitte d'abord le contact de prise Il et arrive sur le contact de prise III. Dans la position moyenne, pendant que le contact permanent 1 se trouve entre les deux contacts de prise Il et III, comme décrit précédemment en relation avec l'exemple de la figure 1, on procéde à l'inversion de la charge du contact de prise II sur le contact de prise III.Pour simplifier le dessin, on n'a pas représenté le détecteur de tension St sur la figure 3. Toutefois, le fonctionnement est exactement le meme que dans exemple de la figure 1, c'est-à-dire que le thyristor T1 est allumé au moment où le détecteur de tension détermine le passage à zéro du courant et l'impulsion est fournie à l'inverseur U de façon que celui-ci se soulève du contact 5 exactement dans la demi- onde de courant dans laquelle le thyristor TI reçoit le courant. Puis, au cours du passage à zéro suivant du courant, le courant peut passer du thyristor T1 au thyristor T2, c'est-à-dire du contact de prise II sur le contact de prise III. Au cours de cette demi-onde de courant, pendant laquelle le thyristor T2 reçoit le courant, l'inverseur U arrive en appui sur le contact 6, de sorte que le courant de charge est de nouveau repris immédiatement par la branche de courant C. Entre temps, le mouvement de rotation de la garniture de commutateur se poursuit et le contact glissant 1, puis le contact glissant 3 arrivent sur le contact de prise III. L'entratnement en rotation de la garniture de commutateur peut se faire de façon classique à l'aide d'un entra9nememt à accumulateur de force. Le passage régulier de la garniture de commutateur d'un contact de prise au suivant se fait dans tous les cas suffisamment lentement pour que la commutation à commande électronique se fasse sûrement à 1 'ins- tant adéquat. L'inverseur U comporte en outre un dispositif d'inversion mécanique comme cela est représenté à la figure 4 et dont le but est d'assurer que l'inverseur occupe la position de sortie correcte avant chaque inversion. En outre, dans le cas d'une inversion sans courant, si par exemple le transformateur n'est pas sous tension, l'inversion s'arrive automatiquement. Le dispositif d'inversion mécanique se compose de cames de commutation 8 prévues sur la paroi Z du cylindre, et.coctre lesquelles arrive la courbe de commande 9 de l'inverseurs lors du basculement de la garniture de commutateur, prur être enfoncée forcément dans l'autre position de commutation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Commutateur pour le changeur de prises en charge d'un transformateur de réglage, à deux branches de charge comportant chacune des semi-conducteurs commandés, avec en parallèle à ces semi-conducteurs, des contacts permanents pour la décharge en courant, la branche de charge non traversée par un courant, étant susceptible d'autre coupée par un contact de coupure, commutateur caractérisé en ce que les semi-conducteurs commandés (tri, T2) des deux branches de charge (A, B), sont branchés en opposition, une autre branche de courant (C) étant prévue, branchée en parallèle avec la branche de charge (par exemple A) laissant passer le courant à 1 1état stationnaire, ce branchement en parallèle étant assuré par l'intermédiaire d'un inverseur (U) commandé en synchronisme, dont ltouverture et la fermeture se font au cours de deux demi-ondes successives, le dispositif d'allumage (St) des semiconducteurs commandés et le dispositif de commande de l'inver- seur étant couplés ensemble, l'allumage des semi-conducteurs commandés (par exemple 21) de la branche de charge (par exemple A) qui laisse passer tout abord le courant, déterminant 1 1ouverture du commutateur synchrone pendant l'allumage de ce semi-conducteur, seul le semi-conducteur, commandé, branché en parallèle sur la boucle alors fermée de i 1inverseur, pouvant entre allumé. 20) Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche de courant auxiliaire (C) comporte des diodes (D1, D2) branchées en antiparallèle. 30) Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier cylindrique muni d'une garniture de commutateur (lU) en rotation suivant la périphérie du cylindre, cette garniture glissant d'une part sur une bague de contact (7), du cylindre (Z), par l'intermédiaire de la sortie de charge (Y), et comportant d'autre part trois contacts glissants (i, 3, 4) Juxtaposés à une certaine distance les uns des autres, et qui lors de la rotation de la garniture de commutateur, glissent les long de contacts de prise (I, II, III, IV) répartis Lcngitudinalement à la périphérie du cylindre, les deux contacts glissants extérieure (3, 4) de la garniture de commutateur servant de contacts de coupure et le contact glissant intermédiaire (1) servant de contact permanent, les trois contacts glissants étant reliés à un contact de prise quelle que soit la position de fonctionnement.