Brevet FR3031251A1 — publié le 20160701

REDRESSEUR ROTATIF ET SYSTEME D'EXCITATION Dans son domaine, un mode de réalisation de la présente invention se rapporte à un redresseur tournant et à un dispositif d'excitation équipé du redresseur tournant qui peuvent être appliqués à une configuration d'un dispositif d'excitation sans balai. Dans la technique antérieure, un dispositif d'excitation sans balai est recherché du point de vue entretien du fait qu'un enroulement inducteur d'un générateur principal, un redresseur tournant, et un enroulement rotorique d'un excitateur à courant alternatif sont placés sur un même axe tournant, éliminant la nécessité d'éléments de contact glissants tels que des balais. Le redresseur tournant qui redresse un courant d'excitation triphasé délivré à partir d'un excitateur à courant alternatif est constitué par six branches de redresseurs. Chacune des branches de redresseurs est constituée de plusieurs éléments redresseurs d'une faible capacité en courant raccordés en parallèle afin d'assurer une capacité nominale, et met ainsi en oeuvre une redondance par rapport à la rupture d'élément provoquée par une surintensité ou analogue (tel, par exemple, le brevet japonais ouvert à la consultation N°1996-19231). Puisqu'un circuit dans chaque branche du redresseur tournant est constitué d'un grand nombre d'éléments redresseurs raccordés en parallèle, un déséquilibre peut se produire entre les courants circulant à travers différents aéreents redresseurs sur le même circuit parallèle. Il existe un problème en ce que, si un tel déséquilibre se produit, il devient 3031251 -2 nécessaire d'augmenter le nombre d'éléments redresseurs constituant un circuit parallèle sur chaque branche de redresseurs ou d'augmenter les capacités en courant des éléments redresseurs individuels de manière à prendre en compte les spécifications de courant maximum, conduisant à des augmentations de coût. 5 L'invention va à présent être résumée ci-dessous. La présente invention a été faite en raison des précédentes circonstances et a pour objectif de créer un redresseur tournant permettant d'assurer un équilibre de courant entre des éléments redresseurs raccordés sur chaque branche de redresseurs constituant un circuit parallèle de même que de créer un dispositif 10 d'excitation équipé du redresseur tournant. Un redresseur tournant selon un mode de réalisation de la présente invention comprend : une borne de phase R, une borne de phase S, et une borne de phase T raccordées à trois phases de sortie d'un enroulement rotorique d'un excitateur à courant alternatif agencé sur un même rotor qu'un enroulement inducteur d'un 15 générateur principal ; un total de six branches de redresseurs agencées sur le rotor et raccordées point à point aux phases de sortie respectives par l'intermédiaire de la borne de phase R, la borne de phase S, et la borne de phase T sur un côté P et sur un côté N ; et une paire de bornes de sortie adaptées de manière à réunir des sorties de côtés opposés des branches de redresseurs à partir des liaisons point à 20 point et à raccorder les branches de redresseurs à l'enroulement inducteur du générateur principal, les sorties étant réunies séparément sur le côté P et sur le côté N, dans lequel des groupes d'une pluralité de groupes d'éléments raccordés en parallèle sont formés sur chacune des branches de redresseurs, chacun des groupes d'éléments étant constitué par une pluralité d'éléments redresseurs raccordés en parallèle. Le mode de réalisation de la présente invention crée un redresseur tournant permettant d'assurer un équilibre du courant entre des éléments redresseurs raccordés à chaque branche de redresseurs constituant un circuit parallèle de même qu'à un dispositif d'excitation équipé du redresseur tournant. De préférence, le redresseur tournant comprend, en outre, une bague fixée sur le rotor, dans lequel les branches de redresseurs formées sur le côté P sont 3031251 - 3 - placées sur une surface de la bague alors que les branches de redresseurs formées sur le côté N sont placées sur une autre surface de la bague. De préférence, le redresseur tournant comprend, en outre : des fusibles raccordés en série à chacun de la pluralité d'éléments redresseurs ; et des 5 emplacements de montage agencés sur une circonférence interne de la bague afin d'assurer individuellement le montage de manière amovible des éléments redresseurs et des fusibles. De préférence, une pluralité des éléments redresseurs et une pluralité des fusibles sont agencées radialement autour du rotor sur chacune de surfaces sur le 10 côté P et sur le côté N de la bague. De préférence, les groupes d'éléments sont agencés suivant deux ou plusieurs étages de raccordement parallèles La présente invention se rapporte aussi à un dispositif d'excitation équipé dudit redresseur tournant. 15 Les dessins sont ensuite décrits brièvement ci-dessous. La figure 1 est schéma de structure d'un dispositif générateur avec un dispositif d'excitation sans balai ; la figure 2 est un schéma de circuit du dispositif générateur avec un dispositif d'excitation sans balai ; 20 la figure 3 est un schéma de circuit d'un redresseur tournant selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4 est une vue en coupe de structure d'un redresseur tournant selon différents modes de réalisation ; les figures 5A à 5D sont des schémas montrant le premier mode de 25 réalisation du redresseur tournant montré sur la figure 4, dans lesquelles la figure 5A est une vue en coupe plane prise suivant la ligne A-A, la figure 5B est une vue en coupe plane prise suivant la ligne B-B, la figure 5C est une vue en coupe plane prise suivant la ligne C-C, et la figure 5D est une vue en coupe plane prise suivant la ligne D-D ; 30 la figure 6 est un schéma de circuit d'un redresseur tournant selon un second mode de réalisation de la présente invention ; et 3031251 4- les figures 7A à 7D sont des schémas montrant le second mode de réalisation du redresseur tournant montré sur la figure 4, dans lesquelles la figure 7A est une vue en coupe plane prise suivant la ligne A-A, la figure 7B est une vue en coupe plane prise suivant la ligne B-B, la figure 7C est une vue en coupe plane 5 prise suivant la ligne C-C et la figure 7D est une vue en coupe plane prise suivant la ligne D-D. Une description détaillée des modes de réalisation préférés va être faite en commençant par un premier mode de réalisation. Les modes de réalisation de la présente invention vont être décrits ci- 10 dessous en se référant aux dessins annexés. Comme cela est montré sur la figure 1, un dispositif générateur avec un dispositif d'excitation sans balai 10 résultant de l'application d'un redresseur tournant 40 selon des modes de réalisation de la présente invention est constitué par un générateur principal 20, un excitateur à courant alternatif 30 et le 15 redresseur tournant 40, et raccordé coaxialement à un rotor 11 d'une turbine (non montrée) qui assure un mouvement de rotation au moyen de vapeur produite par un réacteur nucléaire ou chaudière. Le dispositif d'excitation 10 délivre de l'énergie alternative triphasée produite par le générateur principal 20 en transformant l'énergie de mouvement de 20 rotation en énergie électrique vers un réseau d'énergie (non montré). Le générateur principal 20 comporte un enroulement inducteur 21 et un enroulement rotorique 22, dans lequel l'enroulement inducteur 21 reçoit un courant continu à partir du redresseur tournant 40, tourne coaxialement avec le rotor 11, et produit ainsi un flux magnétique tournant alors que l'enroulement 25 rotorique 22 induit un courant d'excitation en traversant le flux magnétique tournant produit. Comme cela est montré sur la figure 2, l'enroulement rotorique 22 du générateur principal comporte des enroulements triphasés, délivre un courant d'excitation triphasé avec un déphasage de 120 degrés, et délivre le courant à un 30 réseau de puissance (non montré) après régulation de tension en utilisant un transformateur principal 12. 3031251 5 L'excitateur à courant alternatif 30 comporte un enroulement inducteur 31 et un enroulement rotorique 32, dans lequel l'enroulement inducteur 31 produit un champ magnétique en étant alimenté par un courant continu obtenu par redressement d'une sortie d'un générateur à aimant permanent (PMG) (non 5 montré) ou analogue alors que l'enroulement rotorique 32 induit un courant d'excitation en tournant coaxialement avec le rotor 11 et en traversant le flux magnétique. L'enroulement rotorique 32 de l'excitateur à courant alternatif comporte des enroulements triphasés, délivre un courant d'excitation triphasé avec un déphasage 10 de 120 degrés, et délivre le courant au redresseur tournant 40. Le redresseur tournant 40 comporte une borne de phase R 41R, une borne de phase S 41s et une borne de phase T 41T raccordées aux trois phases de sortie de l'enroulement rotorique 32 d'un excitateur à courant alternatif agencé sur le même rotor 11 que l'enroulement inducteur 21 du générateur principal ; un total de six 15 branches de redresseurs 42 (42pR, 42ps, 42pT, 42NR, 42Ns, et 42NT) agencées sur le rotor 11 et raccordées point à point sur les phases de sortie respectives par l'intermédiaire de la borne de phase R 41R, la borne de phase S 41s, et la borne de phase T 41T sur un côté P et un côté N ; une paire de bornes de sortie 43p, 43N adaptées de manière à réunir les sorties à partir de côtés opposés des branches de 20 redresseurs 42 à partir des liaisons point à point et raccorde les branches de redresseurs à l'enroulement inducteur 21 du générateur principal, les sorties étant réunies séparément sur le côté P et le côté N. Comme cela est montré sur la figure 3, des groupes d'une pluralité de groupes d'éléments 45 raccordés en parallèle sont formés sur chacune des 25 branches de redresseurs 42, chacun des groupes d'éléments 45 étant constitué par une pluralité d'éléments redresseurs raccordés en parallèle. En outre, un fusible 46 est raccordé en série avec chacun de la pluralité d'éléments redresseurs 44. On peut noter que, bien que dans le premier mode de réalisation, chaque branche de redresseurs 42 soit constituée par deux groupes d'éléments 45, chacun 30 d'eux est constitué par .quatre éléments redresseurs 44, les nombres ne sont pas 3031251 6 particulièrement limités tant qu'ils sont supérieurs ou égaux à deux. On peut noter que, bien que chaque branche de redresseurs 42 soit constituée par huit éléments redresseurs 44 dans le mode de réalisation, le nombre d'éléments redresseurs 44 constituant la branche de redresseurs 42 n'est pas 5 particulièrement limité. Des ensembles de deux branches de redresseurs (42pR et 42NR, 42ps et 42Ns, et 42pT et 42NT) appairés respectivement à travers la borne de phase R 41R, la borne de phase S 41s, et la borne de phase T 41T, redressent les courants d'excitation transmis respectivement à partir de la borne de phase R 41R, la borne 10 de phase S 41s, et la borne de phase T 41T. Alors, les trois courants redressés sont superposés l'un à l'autre et transformés en un courant continu sur chacune des bornes de sortie 43p et 43N, et délivrés à l'enroulement inducteur 21 du générateur principal. Lorsqu'une surintensité passe à travers l'élément redresseur 44, le fusible 46 15 correspondant fond, séparant l'élément redresseur 44 d'un circuit de branche de redresseurs. De cette manière, en formant un groupe d'éléments à partir de plusieurs éléments redresseurs 44 raccordés en parallèle et en construisant une branche de redresseurs 42 à partir d'une pluralité de groupes d'éléments 45 raccordés en 20 parallèle, l'inductance propre de conducteurs de liaison sur des éléments redresseurs 44 individuels est équilibrée. Par conséquent, l'équilibrage de courants circulant à travers les éléments redresseurs 44 individuels est mieux assuré, réduisant la fréquence à laquelle une surintensité peut passer à travers un élément redresseur spécifique 44-, -faisant 25 fondre le fusible 46. En outre, du fait qu'il n'est pas nécessaire d'augmenter la capacité des différents éléments redresseurs 44 de manière à éviter la situation précédente, le coût de production du redresseur tournant 40 peut être réduit. En outre, le nombre d'éléments redresseurs 44 constituant chaque branche 30 de redresseurs 42 peut être réduit, contribuant à une réduction sur le coût de 3031251 7 production. Une structure du redresseur tournant 40 va être décrite en se référant à la figure 4. Sur la figure 4, les composants correspondants à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références numériques que les composants 5 correspondants sur les figures 1 et 2, et leur description redondante va être omise. Comme cela est représenté sur la figure 4, le redresseur tournant 40 est équipé d'une bague de redresseur tournante 47 (désignée ci-après par bague 47) fixée sur le rotor 11 et configurée de manière à tourner ensemble avec le rotor 11. Les branches de redresseurs 42 (42pR, 42ps, et 42pT) formées sur le côté P 10 sont situées sur une surface de la bague 47, et les branches de redresseurs 42 (42NR, 42Ns, et 42NT) formées sur le côté N sont situées sur une autre surface. On peut noter que les branches de redresseurs 42 (42ps et 42Ns) raccordées à la borne de phase S 41s sur un point masqué sur la figure 4 ne sont pas représentées. 15 Les paires de branches de redresseurs 42 raccordées de point à point sur le côté P et le côté N sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire de bornes 51 (51pR et 51NR, 51p5 et 51Ns, et 51pT et 51NT) agencées sur des côtés opposés d'un conducteur pénétrant un plan principal de la bague 47 depuis l'avant vers l'arrière. 20 On peut noter que les bornes 51 (51ps et 51Ns) raccordées à la borne de phase S 41s sur un point masqué sur la figure 4 ne sont pas représentées. Ainsi, lorsque les branches de redresseurs 42 du côté P et les branches de redresseurs 42 du côté N sont formées respectivement sur des côtés opposés de la bague 47, les branches de redresseurs 42 peuvent être formées en intégrant les 25 éléments redresseurs 44, rendant possible la création d'un redresseur tournant d'encombrement réduit 40. En outre, des emplacements de montage 48 sont prévus sur une circonférence interne de la bague 47 afin de monter individuellement de manière amovible les éléments redresseurs 44 et fusibles 46. 30 Des câbles conducteurs comportant des contacts 52 (52A et 52B, ou 52C et 3031251 8 52D) sur des extrémités opposées sont montés sur les emplacements de montage 48 afin de relier chaque paire de l'élément redresseur 44 et fusible 46 en série. Lorsque les emplacements de montage 48 sont prévus de cette manière, si l'un quelconque d'un grand nombre des éléments redresseurs 44 et fusibles 46 est 5 endommagé, seul celui qui est endommagé peut être remplacé séparément. En outre, chaque élément redresseur 44 et le fusible 46 correspondant forment une structure périphérique, rendant possible la réduction du rayon de la bague 47 et ainsi, la réduction de l'inertie de rotation du redresseur tournant 40. Les figures 5A à 5D sont des schémas montrant le premier mode de 10 réalisation du redresseur tournant 40 montré sur la figure 4, dans lesquelles la figure 5A est une vue en coupe plane sur le côté P prise suivant la ligne A-A, la figure 5B est une vue en coupe plane sur le côté P prise suivant la ligne B-B, la figure 5C est une vue en coupe plane sur le côté N prise suivant la ligne C-C, et la figure 5D est une vue en coupe plane sur le côté N prise suivant la ligne D-D. Sur 15 la figure 5, des composants correspondant à ceux de la figure 4 sont désignés par les mêmes références numériques que les composants correspondants sur la figure 4, et leur description redondante va, par conséquent, être omise. Comme cela est montré sur la figure 5, le redresseur tournant 40 est configure de telle sorte que plusieurs éléments redresseurs 44 et plusieurs fusibles 20 46 sont agencés radialement autour du rotor 11 sur chacune d'une surface du côté P et d'une surface du côté N de la bague 47 (figure 4). Par conséquent, un centre de gravité d'une distribution des éléments redresseurs 44 et des fusibles 46 coïncide avec un centre de rotation, et ainsi aucune force centrifuge mal équilibrée du fait de l'excentricité ne s'applique sur le 25 redresseur tournant 40. Un second mode de réalisation de la présente invention va ensuite être décrit en se référant aux figures 6 et 7. Le second mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que des groupes d'éléments 45 sont agencés sur deux étages de liaison parallèle 30 alors que les groupes d'éléments 45 sont agencés suivant un simple étage de liaison parallèle dans le premier mode de réalisation. 3031251 9 Sur les figures 6 et 7, des composants correspondants à ceux des figures 3 et 5 sont désignés par les mêmes références numériques que les composants correspondants sur les figures 3 et 5, et leur description redondante va être omise. C'est-à-dire que, selon le second mode de réalisation, un premier groupe 5 d'élément 45 est constitué par deux éléments redresseurs 44, deux groupes d'éléments 45 sont raccordés en parallèle afin de former un groupe plus important, et deux groupes plus importants sont raccordés en parallèle afin de former une branche de redresseurs 42. On peut noter que les groupes d'éléments 45 peuvent être agencés sur plus 10 de deux étages à liaison en parallèle. Ceci permet, en outre, d'équilibrer l'inductance propre de conducteurs de liaison sur des éléments redresseurs individuels 44, et, en outre, d'assurer l'équilibrage des courants circulant à travers les différents éléments redresseurs 44. 15 Puisqu'une pluralité de groupes d'éléments raccordés en parallèle est formée sur chacune des branches de redresseurs, chacun des groupes d'éléments étant constitué par une pluralité d'éléments redresseurs raccordés en parallèle, au moins l'un des modes de réalisation décrits ci-dessus permet de créer un redresseur tournant de faible encombrement permettant de réduire l'inertie de rotation tout en 20 assurant l'équilibre du courant entre les éléments redresseurs. Alors que quelques modes de réalisation de la présente invention ont été décrits, ces modes de réalisation sont présentés uniquement à titre d'exemple, et ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention. Ces modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre sous différentes autres formes, et différents 25 remplacements, changements, omissions et associations peuvent être réalisés sans s'écarter du cadre de l'invention. Ces modes de réalisation et variantes de ceux-ci en sont contenus dans la portée de l'invention de même que dans l'invention présentée dans les revendications annexées et la portée de leurs équivalents. REVENDICATIONS1. Redresseur tournant (40) comprenant une borne de phase R (41R), une borne de phase S (41s), et une borne de phase T (41T) raccordées à trois phases de sortie d'un enroulement rotorique (22) d'un excitateur à courant alternatif (30) agencé sur un même rotor (11) qu'un enroulement inducteur d'un générateur principal (20) ; un total de six branches de redresseurs (42) agencées sur le rotor et raccordées point à point aux phases de sortie respectives par l'intermédiaire de la borne de phase R, la borne de phase S, et la borne de phase T sur un côté P et sur un côté N ; et une paire de bornes de sortie (43p, 43N) adaptées de manière à réunir des sorties de côtés opposés des branches de redresseurs à partir des liaisons point à point et à raccorder les branches de redresseurs à l'enroulement inducteur du générateur principal, les sorties étant réunies séparément sur le côté P et sur le côté N, des groupes d'une pluralité de groupes d'éléments (45) raccordés en parallèle sont formés sur chacune des branches de redresseurs, chacun des groupes d'éléments étant constitué par une pluralité d'éléments redresseurs raccordés en parallèle. 2. Redresseur tournant selon la revendication 1, comprenant, en outre, une bague (47) fixée sur le rotor, dans lequel les branches de redresseurs formées sur le côté P sont placées sur une surface de la bague (47) alors que les branches de redresseurs formées sur le côté N sont placées sur une autre surface de la bague. 3. Redresseur tournant selon la revendication 2, comprenant, en outre : des fusibles (46) raccordés en série à chacun de la pluralité d'éléments redresseurs ; et 3031251 des emplacements de montage (48) agencés sur une circonférence interne de la bague afin d'assurer individuellement le montage de manière amovible des éléments redresseurs et des fusibles. 4. Redresseur tournant selon la revendication 3, dans lequel une 5 pluralité des éléments redresseurs et une pluralité des fusibles sont agencées radialement autour du rotor sur chacune de surfaces sur le côté P et sur le côté N de la bague. 5. Redresseur tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les groupes d'éléments sont agencés suivant deux ou plusieurs 10 étages de raccordement parallèles. 6. Dispositif d'excitation (10) équipé du redresseur tournant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.