Fonctionnement des machines à thyristorsLES THYRISTORS
Les thyristors sont des redresseurs qui laissent passer le courant dans le sens convenable à condition d'être débloqués par un courant de commande.
Un thyristor possède 3 connexions extérieures:
-deux de grosse section, destinées à conduire le courant principal à redresser,
-une de petite section, la GACHETTE destinée à amener le courant de commande.
Le thyristor devient conducteur si le courant de gâchette est suffisant. Dans ce cas, on dit qu'il est "débloqué" et le courant de gâchette n'a plus aucune action et ne peut ni régler, ni arrêter le courant à travers le thyristor. Le seul rôle de la gâchette est de débloquer le thyristor à un instant précis.
Pour bloquer le thyristor amorcé, il faut supprimer ou inverser la tension d'alimentation. Ce blocage est automatique en courant alternatif, à chaque changement d'alternance.
Si l'on débloque le thyristor au début de chaque alternance favorable, par alimentation de la gâchette, le thyristor se comporte comme un simple redresseur. La représentation graphique du courant de passage est semblable à ce que représente la figure 124.
Si l'on débloque le thyristor, non plus au début de l'alternance mais un peu plus tard, la représentation graphique du courant devient celle de la figure 125 a.
La valeur moyenne du courant circulant dans ce cas est inférieure à la valeur moyenne correspondant au déblocage du thyristor au début de l'alternance. En variant l'instant du déblocage, on peut avoir une infinité de combinaisons, donc une infinité de réglages de la valeur moyenne de l'intensité (exemples figure 125 b).
Le thyristor peut donc remplacer tous les dispositifs de réglage de l'intensité que nous connaissons, il suffit de faire varier l'instant d'alimentation de la gâchette.
Il présente les avantages suivants:
-pas de consommation d'énergie comme dans un rhéostat,
-pas de réglage sur un circuit haute tension comme les autotransformateurs à prises multiples, mais réglage sur un circuit de commande basse tension (gâchette),
-entièrement statique, contrairement aux dispositifs à contacteurs.
REPRESENTATION SCHÉMATIQUE
Le thyristor est représenté à l'aide du symbole suivant:
APPLICATION AU METIER
1- Sur les locomotives modernes 25 000 volts monophasé, l'ensemble transformateur-pont de redresseurs a été remplacé par un système "transformateur abaisseur - pont de thyristors" (fig. 126). Les thyristors sont débloqués en fonction de la valeur de l'intensité que l'on veut faire passer dans le moteur.
2- Sur les locomotives modernes à courant continu 1 500 volts, les thyristors permettent de "hacher" le courant continu, c'est-à-dire de l'interrompre régulièrement de manière à obtenir un courant semblable au courant redressé (fig.127 à comparer avec les figures 124 et 125 b).
En réglant les instants de déblocage et de blocage du thyristor, on règle le temps de passage du courant et par là la valeur moyenne de l'intensité ce qui permet notamment la suppression du rhéostat et des changements de couplage.Le schéma de l'alimentation des moteurs de traction devient celui de la figure 128. Comme pour le courant redressé, une self de lissage atténue les variations de l'intensité. II est à noter que, ayant affaire à un courant continu, une fois le thyristor débloqué le courant ne peut plus être arrêté; il faut donc un dispositif spécial qui permette, à l'instant voulu, de bloquer à nouveau le thyristor. Ce dispositif applique une tension inverse aux bornes du thyristor.
3- Sur les matériels modernes, un convertisseur statique (CVS) fonctionnant suivant les principes énoncés ci-dessus, assure la charge batterie(s), le fonctionnement d'auxiliaire(s) basse tension, - (.fig.129).
4- Par ailleurs, sur certains matériels,la S.N.C.F. utilise le moteur synchrone comme moteur de traction malgré :
-le problème du démarrage,
-la vitesse de rotation donnée par la fréquence du courant d'alimentation.
Grâce à la venue des composants électroniques de puissance, il a été possible de fabriquer des ONDULEURS qui, à partir de courant continu 1500 V fournissent un courant triphasé à fréquence et tension variables. Dans le cas de nos engins moteurs modernes (TGVA, locomotives SYBIC), c'est le moteur lui-même qui commande la fréquence de son courant d'alimentation. Le problème du démarrage se trouve ainsi résolu (fig. 130).
Ce moteur a été appelé MOTEUR SYNCHRONE AUTO PILOTE.
Des onduleurs de plus faible puissance servent à alimenter les moteurs asynchrones des auxiliaires. Certains délivrent un courant à fréquence variable (moteurs de ventilateurs).
Le coffret de commande assure le déblocage des thyristors.
Il reçoit des informations du rotor jusqu'à environ 33 % de la vitesse maximum de rotation et du stator au delà. La déblocage judicieux des thyristors, permet au stator de produire un champ tournant:
1.4-1.6-3.6-3.2-5.2-5.4
A.Mirand