Brevet FR2510318A1 — publié le 19830128

Dispositif d'alimentation en tension pour un ozoniseur La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en tension pour un ozoniseur, dans le cas duquel la tension alternative du secteur, une fois redressée, peut être convertie en une tension alternative pulsatoire ou pulsée et amenée à l'ozoniseur par l'intermédiaire d'un transformateur à haute tension. Pour alimenter un ozoniseur en tension, il est déjà connu de redresser la tension alternative du secteur à l'aide d'éléments semi-conducteurs commandés et de la convertir ensuite, au moyen d'un onduleur, en une tension alternative pulsatoire à plus haute fréquence. Cette tension alternative pulsatoire à courant rectangulaire est transmise à l'ozoniseur par l'intermédiaire d'un transformateur à haute tension (voir, par exemple, la demande de brevet allemand 22 12 484). Dans le cas d'un dispositif de ce type, mais légèrement modifié (voir demande de brevet allemand 22 40 986), un thyristor, commandé par une source d'impulsions d'amor çage réglable, sert à hacher la tension alternative du secteur, une fois qu'elle est redressée. L'extinction de ce thyristor est automatiquement réalisée par l'ozoniseur en liaison avec le transformateur. On connait en outre déjà un dispositif d'alimentation en tension (voir, par exemple, la demande de brevet allemand 19 01 210), dans le cas duquel le transformateur à haute tension et l'ozoniseur constituent un circuit antirésonnant, dont la fréquence de résonance est nettement supérieure à la fréquence des impulsions qui se présentent au côté primaire du transformateur. Ces circuits connus comportent normalement - bien que ceci ne soit pas explicitement indiqué - des organes de contrôle du courant et de la tension, qui, par exemple en présence d'une surintensité côté primaire, actionnent des fusibles ou coupe-circuit et/ou, le cas échéant, met tent l'onduleur hors circuit. Cependant, ces moyens de détection côté primaire ne conviennent pas très bien pour toute une série de perturbations ou incidents possibles, car, par suite de l'existence de phénomènes de filtrage et d'inertie intervenant sur la ligne, ils ne permettent pas de déceler immédiatement la perturbation. La présente invention a pour objet de permettre de repérer immédiatement l'apparition d'un arc électrique ou d'un phénomène similaire dans un ou plusieurs tubes ou lampes de l'ozoniseur et de supprimer cet incident, dans la mesure du possible sans perte de production. La présente invention permet de résoudre ce problème par le fait qu'une augmentation de l'intensité du courant côté secondaire au-dessus d'une première valeur limite préétablie et une chute simultanée de la tension alternative pulsatoire côté secondaire au-dessous d'une valeur limite préétablie provoquent une mise hors circuit automatique du dispositif d'alimentation en tension, qui peut être remis en circuit après un intervalle de temps correspondant à au moins une période de la tension alternative pulsatoire, et par le fait que, lorsqu'un nombre préétabli de mises hors et en circuit a été atteint pendant un intervalle de temps déterminé, le dispositif d'alimentation en tension peut être définitivement mis hors circuit. Cette rapidité de détection et, le cas échéant, d'extinction de l'arc électrique constitue un facteur très avantageux, car un arc électrique qui se maintiént pendant un laps de temps relativement long peut causer des destructions importantes aux lampes ou tubes de l'ozoniseur, destructions auxquelles on ne peut remédier qu'en mettant en oeuvre des moyens relativement considérables. Le dispositif d'alimentation en tension peut en outre être avantageusement réalisé de telle façon qu'une augmentation de l'intensité du courant côté secondaire au-dessus d'une deuxième valeur limite provoque - indépen damment d'une chute de la tension secondaire - plusieurs mises hors circuit et en circuit répétées du dispositif d'alimentation en tension, et ce également jusqu'à la mise hors circuit définitive. Ceci permet même de détecter et de supprimer des perturbations de brève durée, par exemple celles qui sont provoquées par des particulés conductrices de l'électricité, entrainées par l'ozone. Pour que l'on puisse aussi repérer les oscillations mécaniques du système d'ozonisation et y parer à temps, il est en outre avantageux qu'en cas d'apparition, au secondaire, de pointes de courant dont la durée est brève par rapport à la durée d'une période du courant secondaire et qui dépassent une troisième valeur limite préétablie, le dispositif d'alimentation en tension puisse également être mis hors circuit et en circuit à plusieurs reprises jusqu' à la mise hors circuit définitive. Grâce à la détection de ces pointes de courant à plus haute fréquence, qui entrai- nent alors, le cas échéant, la mise hors circuit du mutateur pendant un ou deux millièmes de seconde, on évite que les oscillations mécaniques ne provoquent des ruptures de tubes de verre. Etant donné que ces phénomènes disparaissent immédiatement à la coupure de la tension et que la coupure ne dure que relativement peu de temps, à savoir quelques millièmes de seconde, la suppression des oscillations n'entraîne aucune perte de production. Laxprésente 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 figure 1 est une vue représentant l'apparition d'une surintensité - la figure 2 est une vue représentant l'apparition d'un arc électrique et les évolutions y associées du courant et de la tension sur le côté secondaire d'un transformateur à haute tension - la figure 3 est une vue représentant des pointes à haute fréquence du courant côté secondaire, en présence de phénomènes d'oscillation ou de vibration ; et - la figure 4 est un schéma de principe électrique du dispositif d'alimentation en tension avec l'ozoniseur. On constate sur la figure 4 que le dispositif d'alimentation en tension se compose essentiellement d'un redresseur 1 alimenté à partir d'un réseau de courant tri phasé RST et d'un onduleur à impulsions ou écréteur ou vi brateur 2 monté en aval. La tension alternative pulsatoire qui se présente à la sortie de l'onduleur 2 est transmise, par l'intermédiaire d'un transformateur à haute tension 3, lequel comporte un enroulement primaire 31 et un enroulement secondaire 32, à l'ozoniseur, dont les différents tubes ou lampes, montés en parallèle, sont schématiquement représentés sous la forme des tubes 4. Le système d'alimen tation monophasé des tubes peut aussi être remplacé par un système polyphasé. Les différents tubes 4 sont branchés entre l'un des côtés de l'enroulement secondaire 32 et l'autre extrémité mise à la terre.Ces tubes d'ozoniseur 4, dont un est représenté un peu plus en détail, sont, par exemple, constitués par un tube de verre 41 revêtu d'un dépôt métallique 44 et par un tube d'^acier 42, disposé co axialement par rapport au précédent, et qui est branché sur le potentiel de masse. Le dépôt 44 est branché sur le po tentiel à haute tension. C'est l'espace entre le tube de verre 41 et le tube d'acier 42 que parcourt l'air 43, dans lequel le champ électrique existant entre les deux tubes 41, 42 produit l'ozone. Le schéma électrique équivalent du tube d'ozone 4, avec les capacités formées par le verré et C verre, C. l'eau, Cverre,Cair, et la résistance R constituée par le gaz ionisé, est représenté à côté. Ainsi que cela est indiqué par l'enregistrement côté primaire du courant 1p et de la tension Up, ces grandeurs sont utilisées, d'une manière connue en soi, pour la régulation et/ou la commande et/ou le contrôle de l'onduleur 2 et du redresseur 1. Selon la présente invention, le courant secondaire et et la tension secondaire Us sont en outre enregistrés du côté secondaire et leurs valeurs transmises à un étage d'exploitation ou de traitement 5 comportant un dispositif de comptage 51. Cet étage d'exploitation ou de traitement 5 provoque la mise hors circuit ou la mise en circuit du redresseur 1 et/ou de l'onduleur 2, lorsque les grandeurs du courant et de la tension atteignent des valeurs bien définies ; le cas échéant, la mise hors circuit peut être remplacée par une réduction considérable de la tension. Dans les lignes suivantes sont commentés trois cas de perturbations possibles, dans lesquels le dispositif d'exploitation ou de traitement 5 entre en action. Dans le cas de la perturbation représentée sur la figure 1, où l'évolution de la tension Us et du courant Is côté secondaire est représentée en fonction du temps, (pas exactement à l'échelle), l'intensité du courant augmente relativement rapidement et atteint une valeur limite déterminée Igr2' tandis que l'évolution de la tension ne subit pas de modification sensible. Cette augmentation de l'intensité du courant peut, par exemple, être provoquée par un corps conducteur de l'électricité ou son équivalent, entraîné par l'air. Lorsque le courant atteint la valeur limite précédemment mentionnée, la tension est coupée, ce qui réduit également le courant à zéro.Après une ou deux périodes de la tension alternative pulsatoire - avec les fré- quences de 400 Hertz normalement utilisées, cela correspond à environ un à deux millièmes de seconde -, la tension est rétablie et le courant correspondant enregistré. Si le courant reste dans la gamme des valeurs normales, c'est que la perturbation est supprimée. Si son intensité augmente à nouveau et excède alors la valeur limite Igr2 précédemment mentionnée, l'alimentation est à nouveau coupée. Lorsque ce processus se répète plusieurs fois -dans un intervalle de temps réglable, de 500 ms par exemple -, et, par exemple, trois à quatre fois, il faut admettre que la suppression de la perturbation, par exemple par évacuation du corps perturbateur, ne se réalise plus automatiquement, et qu'il s'agit d'une perturbation permanente. Dans ce cas, l'étage de contrôle ou de traitement 5 met automatiquement hors circuit le dispositif d'alimentation en tension constitué par le redresseur 1 et l'onduleur 2. Comme précédemment mentionné, cette mise hors circuit définitive est déclenchée lorsque le nombre de mises hors circuit de brève durée, enregistré dans un dispositif ou élément de comptage 51, excède une valeur bien définie pendant un intervalle de temps déterminé. La figure 2 représente la tension côté secondaire Us et le courant côté secondaire Is lorsqu'un arc électrique se produit entre les deux tubes concentriques d'une lampe d'ozoniseur. Dans le cas d'une telle perturbation, l'augmentation de l'intensité du courant jusqu'à une valeur limite bien définie Igrl s'accompagne d'une chute si multanee de la tension U jusqu'à la valeur de la tension s de décharge de l'arc électrique, à savoir la valeur Cumin Dans ce cas, la tension est immédiatement réduite à zéro, quelques périodes s'écoulent éventuellement en attendant que la section d'ionisation se soit refroidie ou désionisée et la tension est ensuite rétablie.Si l'allumage de l'arc électrique se reproduit toujours à nouveau pendant plusieurs mises en circuit et hors circuit, le dispositif est automatiquement et définitivement mis hors circuit. La figure 3 illustre un autre phénomène, à savoir l'apparition d'harmoniques du courant par suite d'oscillations ou vibrations mécaniques ou en raison d'une instabilité de l'ensemble du système. On constate sur cette figure que le courant secondaire Is présente des pointes S dont l'amplitude excède éventuellement une troisième valeur li mite Igr3. Dans ce cas également, la tension est coupée gr3 pour un bref laps de temps, pendant une ou deux périodes de la tension alternative pulsatoire, lorsque de telles pointes se produisent - le cas échéant, seulement après l'apparition de plusieurs pointes -, ce qui est suivi d'un nouveau contrôle destiné à établir si de telles pointes se reproduisent. Si tel est le cas, et si ces pointes subsis tent même après plusieurs coupures, il s'agit d'une perturbation sérieuse, et le dispositif est définitivement mis hors circuit. Cependant, on partira normalement du point de vue qu'une seule et brève coupure permettra de faire disparaitre ces pointes sans perte de production. Ces pointes de courant à haute fréquence présentent, par exemple, pour la durée d'une période de la tension alternative pulsatoire qui est d'un millième de seconde, une largeur approximative comprise entre 100 et 200 microsecondes, et donc une fréquence qui est à peu près de cinq à dix fois celle de la tension alternative pulsatoire. On admet donc, par conséquent, que ces harmoniques sont des phénomènes de résonance dus à la combinaison du champ électrique avec les données mécaniques de l'ensemble du système. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'alimentation en tension pour un ozoniseur, dans le cas duquel la tension alternative du secteur, une fois redressée, peut être convertie en une tension alternative pulsatoire ou pulsée et amenée à l'ozoniseur par l'intermédiaire d'un transformateur à haute tension, caractérisé en ce qu'une augmentation de l'intensité du courant cbté secondaire (ils) au-dessus d'une première valeur limite préétablie (Igrl) et une chute simultanée de la tension alternative pulsatoire côté secondaire (U5) au-dessous d'une valeur limite préétablie (Umin) provoquent une mise hors circuit du dispositif d'alimentation en tension (1, 2) et une remise en circuit après un intervalle de temps correspondant à au moins une période de la tension alternative pulsatoire (Us), et en ce que, lorsqu'un nombre préétabli de mises hors et en circuit a été atteint pendant un intervalle de temps déterminé, le dispositif d'alimentation en tension (1, 2) est définitivement mis hors circuit. 2.- Dispositif d'alimentation en tension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une augmentation de l'intensité du courant côté secondaire (Is) au-dessus d'une deuxième valeur limite (lg2) provoque - indépendamment d'une chute de la tension secondaire (UZ) plusieurs mises hors circuit et en circuit répétées du dispositif d'alimentation en tension (1, 2), et ce également jusqu'à la mise hors circuit définitive. 3.- Dispositif d'alimentation en tension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas d'apparition, au secondaire, de pointes de courant (S) dont la durée est brève par rapport à la durée d'une période du courant secondaire (Is) et qui dépassent une troisième valeur limite préétablie (Igr3), le dispositif d'alimentation en tension (1, 2) est également mis hors circuit et en circuit à plusieurs reprises jusqu'à la mise hors circuit définitive.