Brevet FR2566957A1 — publié le 19860103

XÀ La présente invention se rapporte à un procédé d'installation de bobines d'induction à noyau d'air, par exemple des inductances de commutation de thyristorsdans un redresseur de courant alternatif triphasé. Il est bien connu que les inductances de commu- tation de redresseurs doivent avoir un noyau d'air. Cela tient à plusieurs avantages des inductances à noyau d'air, dont on peut mentionner les suivants. Une bobine dtinduc- tion à noyau d'air ne peut pas devenir saturée et les va- leurs d'inductance sont donc constantes même en cas de surintensité. Un autre avantage est le meilleur fonction- nement d'une bobine à noyau d'air aux fréquences élevées. Le troisième avantage qu'on peut mentionner est que les pertes sont faibles. Cela est dû à ce qu'une bobine d'induc- tion à noyau de fer comporte des pertes dans le fer en plus des pertes dans le cuivre. L'utilisation des bobines d'induction à noyau d'air présente toutefois certaines difficultés. L'une d'elles, qui mérite d'être citée, est qu'une bobine de ce type rayon- ne un champ magnétique dans son environnement. Par consé- quent, dans les appareils comprenant une pluralité de bobi- nes à noyau d'air, ces bobines doivent être espacées les unes des autres afin qu'il ne puisse pas y avoir d'inter- férence mutuelle. De ce fait, l'installation de ces bobines exige beaucoup de place. Un autre inconvénient est la fai- ble inductance des bobines à noyau d'air, par rapport au nombre de spires de fil utilisées. La présente invention a pour objet un procédé ou mode d'installation des bobines d'induction d noyau d'air sur une distribution triphasée, qui permet d'éviter les in- convénients ci-dessus. Le procédé d'installation suivant l'invention est principalement caractérisé en ce que les trois bobines des trois phases, enroulées dans le même sens, sont placées sur le même plan aux sommets d'un triangle ima- ginaire tel que les bobines sont aussi près que possible les 2566957. unes des autres. Dans les applications triphasées concernées, il existe toujours dans les bobines une certaine symétrie qui, suivant l'invention, donne la possibilité d'utiliser l'inductance mutuelle,sans asymétrie dans les courants qui en résultent. Grâce à ce principe, les bobines d'induction à noyau d'air peuvent être installées de façon compacte et, en même temps, la grandeur de l'inductance disponible peut être augmentée. Un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé d'installation de bobines d'induction conforme à l'invention est caractérisé en ce que les bobines sont montées sur une plaque de base en matière électriquement non conductrice. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complé- ment de description ci-après, qui se réfère aux dessins an- nexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un pont redresseur à thyristors, de type connu, auquel l'invention peut être ap- pliquée, la figure 2 représente diverses configurations des courbes des courants qui circulent dans les bobines de commutation de la figure 1; la figure 3 illustre le mode d'installation des bobines à noyau d'air, conforme à l'invention; et la figure 4 est une vue en perspective de la bo- bine considérée dans l'invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'in- vention, dont ils ne constituent en aucune manière une limi- tation. La figure 1 représente un pont redresseur, utili- sable dans la commande d'un ascenseur. Le pont redresseur comporte un résonateur 19 et 20 de suppression de bruit. Cette méthode de suppression de bruit est décrite en dé- tail dans le brevet finlandais n 61 252. En dehors de ce dispositif, le circuit est un redresseur usuel à thyristors à six impulsions, à trois phases et quatre quadrants. Le redresseur est alimenté à partir de bornes 1, 2 et 3 de la distribution de courant alternatif. Les bobines d'induction 4,5 et 6 servent d'éléments de commutation des ponts à thy- ristors. Le redresseur comprend deux ponts à thyristors qui fonctionnent séparément et commandent un moteur 24. Un pont est constitué des thyristors 7-12 et l'autre est constitué des thyristors 13-18. En fonctionnement normal, un seul pont fonctionne à un instant donné, selon le sens du courant demandé par le moteur. Le moteur 24 entraîne une poulie mo- trice 26 montée sur un arbre 25 du moteur. Des câbles 27 passent sur la poulie motrice 26 et communiquent un mouve- ment à un contrepoids 29 et à une cabine d'ascenseur 28. La bobine d'excitation du moteur est désignée par le repère 21 et ses bornes de raccordement par les repères 22 et 23. Le moteur possède une aimantation constante dans les conditions normales. On se reporte maintenant à la figure 2 qui illus- tre les courants circulant dans les bobines de commutation. Sur la figure 2a, la tension U1 représente la tension de - distribution triphasée. Ainsi, les tensions triphasées sont R, S et T. Quand l'un ou l'autre des ponts à thyristors précités fonctionne, la tension apparaissant aux bornes du moteur est déterminée par les différences des tensions de distribution R, S et T. Ces différences de tension sont re- présentées sur la figure 2b, en ordonnée U2. Les différences de tension sont désignées par R-S, R-T, S-T, S-R, T-R et T-S. La figure illustre également la situation de commande habituelle des thyristors, par laquelle la tension Um est établie aux bornes du moteur. La tension Um engendre dans le moteur le courant Im, comme représenté sur la figure 2c. Les courbes respectives proviennent de ce qu'il existe, dans le moteur, une contre-tension appropriée résultant de la rotation du moteur. L'effet de la contre-tension est évident pour les hommes de l'art et il n'est donc pas con- sidéré ici, afin de simplifier la description. On peut déduire des tensions ci-dessus et du courant de moteur que les courants des bobines de commuta- tion ont la forme des courants I1, I2 et I3 représentés sur la figure 2d et on considère maintenant ces courants. On trouve qu'à un instant donné quelconque le courant cir- cule toujours dans deux bobines seulement. En outre, ces courants sont égaux mais ils sont de signe opposé. Une bo- bine, chacune à son tour, ne véhicule pas de courant. On peut déduire, sur cette base, ce qui se produit si on place les bobines comme représenté sur la figure 3. Les bobines sont placées aussi près que possible les unes des autres, dans un même plan, aux sommets d'un triangle imaginaire A. On trouve que, si par exemple un courant circule dans les bobines 4 et 5 et s'il n'y a pas de courant dans la bobine 6, les bobines d'induction 4 et 5 se renforcent mutuelle- ment,en raison de l'effet d'inductance mutuelle, et l'in- ductance totale est plus grande que la somme des inductan- ces partielles. On note également que, puisqu'aucun courant ne traverse la troisième inductance, celle-ci ne souffre pas d'interférence du champ magnétique des deux autres induc- tances. Puisque la situation est complètement symétrique, elle reste constamment semblable à ce qui précède. Il en ré- sulte que les bobines d'induction n'introduisent aucune asy- métrie dans les courants, bien qu'il y ait entre elles une forte inductance mutuelle, du fait de leur proximité. Le fonctionnement qui vient d'être décrit est pos- sible seulement si le sens d'enroulement des spires est le même dans toutes les bobines. Cela implique, dans le cas de la figure 3, que le courant positif circule dans le sens des aiguilles d'une montre, dans chaque bobine. Il est avan- tageux de placer les bobines aussi près que possible les unes des autres, en vue d'obtenir l'inductance mutuelle maximale. Un petit intervalle est toutefois nécessaire pour permettre l'isolement électrique des bobines les unes des autres. Sur la figure 3, les bobines d'induction sont montées sur une plaque de base 32, pour laquelle on utilise une matière non magnétique et de préférence élec- triquement non conductrice. En outre, pour tenir compte de l'échauffement des bobines, il est recommandé de choisir des matières ayant une résistance à la chaleur aussi bonne que possible. La plaque de base des bobines est montée dans un coffret approprié ou sur un support. Il faut prendre soin également,dans la construction du coffret, de ne pas ins- taller des matières électriquement conductrices et magné- tiques trop près du champ magnétique des bobines d'induc- tion. On peut, bien entendu, placer les bobines les unes près des autres d'une autre façon que celle de lVin- vention. Dans ce cas, toutefois, leâ inductances mutuelles engendrent une asymétrie des courants, ce qui nuit au bon fonctionnement du redresseur. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre ni de la portée de la pré- sente invention. Par exemple, l'invention n'est pas exclu- sivement limitée à des redresseurs à thyristors. Le même pro- cédé d'installation peut s'appliquer également à des redres- seurs à diodes. L'invention s'applique également à d'autres types de circuits redresseurs triphasés. 256695/ Revendications 1. Procédé d'installation de bobines d'induction à noyau d'air, telles que des bobines de commutation de thy- ristors, dans un redresseur de courant alternatif triphasé, caractérisé en ce que les bobines (4,5,6) des trois phases (R,S,T), bobinées dans le même sens d'enroulement, sont placées sur un même plan aux sommets d'un triangle imagi- naire (A) tel que les bobines sont aussi près que possible les unes des autres. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on monte les bobines sur une plaque de base (32) en matière électriquement non conductrice.