Brevet FR2709037A1 — publié le 19950217

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE D'UN GENERATEUR DE PLASMA La présente invention a pour objet l'alimentation électrique de décharges à arc glissant en vue de traiter des effluents gazeux et en particulier des gaz pollués. On connaît des dispositifs tels que celui décrit dans le brevet français nO 350 120, dans lesquels un gaz est ionisé par passage entre deux électrodes en forme de cornes entre lesquelles on établit un arc de faible intensité. Cet arc est soufflé le long des électrodes et se réamorce quasi régulièrement entre les électrodes à l'endroit où elles sont le plus rapprochées. Jusqu'à présent il a été fait usage de transformateurs ayant une réactance élevée ou de transformateurs à faible réactance mais avec une self de stabilisation limitant les variations brutales de courant. Dans un système polyphasé on fait usage d'une self par phase. On peut montrer que dans un tel système, le rendement et le facteur de puissance sont, en première approximation, d'autant plus mauvais que la tension à vide du transformateur est importante par rapport à la tension moyenne d'utilisation. Cela dérive de la formule q cos ç = Ua/Uo où i1 est le rendement, cos ç le facteur de puissance, Uo la tension à vide et Ua la tension d'arc. Dans les dispositifs mis en oeuvre on utilise des tensions à vide très élevées qui sont plusieurs fois plus élevées que la tension moyenne d'arc. Le rendement est donc mauvais et il faut disposer des condensateurs au primaire du transformateur pour améliorer le facteur de puissance. Le procédé selon l'invention consiste à utiliser une alimentation hybride composée d'une alimentation principale, à la fréquence du réseau, connectée aux électrodes principales et d'une alimentation auxiliaire haute tension raccordée à une électrode auxiliaire et maintenir une décharge pilote auxiliaire de faible intensité entre cette électrode auxiliaire et les électrodes principales, à une fréquence triple de la fréquence fondamentale du réseau. La mise en oeuvre d'un tel système revient à utiliser simultanément une source auxiliaire à très haute tension et de faible puissance à 150 Hz pour assurer l'amorçage et un transformateur de puissance avec un rapport Ua/Uo élevé, c'est-à-dire un rendement et un cos ç plus élevés. Les dessins en annexe représentent à titre d'exemple seulement deux modes de réalisation et feront mieux comprendre la portée de la présente invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisation utilisé pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention. Le dispositif met en oeuvre un transformateur de puissance dont les enroulements primaires Pi, P2 et P3 sont raccordés en étoile et connectés au réseau par les bornes 1, 2 et 3. Les enroulements secondaires Si, S2 et S3 sont raccordés aux électrodes E1, E2 et E3 du générateur de plasma à arc glissant. Ces électrodes sont, de manière connue, réalisées sous forme de cornes et leur écartement croît dans le sens de l'écoulement du gaz à traiter. Une électrode auxiliaire EA disposée dans l'axe de symétrie des électrodes principales est portée à un potentiel de 10 kV ou plus par rapport aux électrodes principales grâce aux enroulements auxiliaires Al, A2 et A3 situés sur le même circuit magnétique que les enroulements principaux. Par suite de la saturation de ces circuits magnétiques ces enroulements auxiliaires sont le siège de courants à 150 périodes, harmoniques 3 de la fréquence de base. La figure 2 représente une autre forme de réalisation selon l'invention. Cette disposition est préférée car elle est moins sensible aux défauts d'isolation et on évite de disposer deux enroulements à des tensions très différents sur le même circuit magnétique. Dans ce cas il est fait usage de trois transformateurs monophasés saturés, dont les enroulements primaires Pi, P2 et P3 sont connectés en étoile et au réseau en 1, 2 et 3, avec un neutre Ni et les enroulements secondaires S1, S2 et S3 aux électrodes El, E2 et E3, tandis qu'un quatrième transformateur A est au primaire connecté entre le neutre O du réseau et le point neutre de l'étoile N et au secondaire haute tension entre le neutre N2 des secondaires en étoile et l'électrode auxilaire EA. Les électrodes principales sont de la sorte alimentées en 50 Hz, tandis que l'électrode auxiliaire est alimentée en 150 Hz. Le transformateur auxiliaire A est en général prévu pour fournir la tension d'amorçage élevée, de tordre de 10 kV et environ 100 mA. Il va de soi que ces schémas ne sont donnés qu'à titre d'exemple de réalisation de l'invention. Le procédé peut être utilisé en chimie des plasma et pour traiter des gaz pollués et en particulier des gaz chargés en H2S, SOx et en solvants divers. Le procédé n'est pas limité au système triphasé, il peut naturellement être utilisé avec n électrodes et un système polyphasé à n phases. REVENDICATION8 1. Procédé de production d'un plasma de décharge électrique à haute tension et à faible intensité dans lequel un gaz à traiter est injecté entre plusieurs électrodes dont l'écartement est croissant dans le sens du déplacement du gaz et le long desquelles se produit une succession d'arcs glissants soufflés par le gaz à traiter, caractérisé par l'utilisation d'une alimentation principale, à la fréquence du réseau, connectée aux électrodes principales et d'une alimentation auxiliaire haute tension raccordée à une électrode auxiliaire et le maintien d'une décharge pilote auxiliaire de faible intensité entre cette électrode auxiliaire et les électrodes principales, à une fréquence triple de la fréquence fondamentale du réseau. 2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation principale à la fréquence du réseau est constituée d'un transformateur polyphasé, comportant autant de phases qu'il y a d'électrodes principales, dont le circuit magnétique est saturé et parcouru par l'harmonique 3 du flux qui induit dans un circuit auxiliaire d'amorçage une haute tension à une fréquence triple de la fréquence du réseau 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit auxilaire d'amorçage à haute tension est constitué d'autant d'enroulements que de phases, disposés sur le circuit magnétique de l'alimentation principale, connectés en série et raccordés à ltelec- trode auxiliaire et au point neutre du circuit secondaire principal. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit auxiliaire d'amorçage à haute tension est constitué d'un transformateur distinct de l'alimentation principale, alimenté au primaire par la tension entre le point commun du primaire et le neutre et au secondaire entre l'électrode auxiliaire et le point commun des enroulements secondaires de l'alimentation principale.