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pour :" :Procédé et Dispositif 'pour perfectionner les appareils électriques"servant spécialement à l'allumage de moteurs*
Les appareils d'induction connus jusqu'à présent présen- tent les inconvénients suivants :
Lorsque la durée de l'action du courant primaire au cours des différentes aimantations n'est pas constante , comme c'est le cas par exemple dans la plupart des installations d'allumage dites par batterie pour'moteurs à explosions à nombres de tours variables, on ne peut établir un rapport optinum entre le fer, le cuivre et la source de courant primaire et le condensateur d'extinction de l'interrupteur de courant que pour une durée bien déterminée de fermeture du courant tandis que pour toutes les autres durées de fermeture du courant, les dimensions de l'installation d'allumage sont incorrectes.
Cette circonstance se fait sentir par le fait que lorsque les étincelles se suivent lentement, ces dispositifs consomment du courant dans des pro- portions démesurées tandis que lorsque les interruptions se
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suivent rapidement, les dispositifs absorbent trop peu d'éner- gie. Une installation d'inducteur ne peut être économique pour la plupart des champs d'application que lorsqu'elle produit des débits secondaires toujours constants à chaque impulsion et ab- sorbe donc plus d'énergie pour les nombres élevés d'impulsions que pour les petits nombres.
Les noyaux de fer des appareils d'induction sont, comme on le sait, construits,contrairement à ce qui se fait pour ceux des transformateurs industriels, de façon particulière telle qu'ils' n'offrent pas aux lignes de force des trajets en fer convenable -ment fermés, mais possèdent une forte dispersion pour qu'il puisse se produire une chute suffisamment brusque et profonde du champ disparaissant de lui-même après l'interruption du cou- rant primaire, car à cet effet l'action démagnétisante des ples libres est normalement nécessaire.
On travaille en outre avec une saturation très minime du fer' Autrement, il resterait de chaque impulsion une certaine quantité à l'état de magnétisme rémanent, ce qui aboutirait pour les nombres d'impulsions élevés à une forte augmentation du courant primaire , avec un très mauvais débit dans le secondaire.
La conséquence de l'emploi de noyaux de fer comportant ain- si une fermeture imparfaite du circuit du fer et une saturation aussi minime est toutefois qu'on doit employer beaucoup de cui- vre et que le rendement de l'installation est très faible .
D'autre part, des transformateurs construits suivant les @ meilleures données industrielles, calculés conformément aux nom- bres d'impulsions les plus élevés se produisant par seconde, et munis de noyaux fermés, employés à la place des bobines d'induc- tion usuelles, seraient inutilisables pour les petits nombres d'impulsions par seconde , dans beaucoup de cas, par exemple pour un f onctionnement régulier d'installations d'allumage de moteurs, à cause de la durée beaucoup trop longue de la ferme- ture du circuit dans le cas de pareils transformateurs.
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Le problème consistant à maintenir les impulsions égales entre elles a été le mieux résolu jusqu'à présent dans les bo- bines connues de sonneries trembleuses. Dans ces bobines, les différentes impulsions dont la durée de fermeture du courant est réglée par un rupteur électromagnétique commandé par le courant primaire, sont égales entre elles quant à l'intensité aussi longtemps qu'on ne désire pas des nombres d'interruptions très élevés et que la saturation du fer n'est pas trop forte .
Poux beaucoup d'applications, par exemple pour l'allumage des moteurs, il est toutefois inutile de produire une série d' impulsions à haute tension après que s'est produit l'effet ins- tantané désiré , par exemple l'allumage des gaz. Il serait au oontraire plus utile de coneentrer sur un seul instant toute 1' énergie électrique d'un groupe d'impulsions.
Suivant la présente invention, les inconvénients esquissés ci-dessus sont évités par une nouvelle façon de procéder qui consiste en ce qu'après que.le circuit primaire a été chargé par un courant d'alimentation, le courant primaire se coupe de lui-même par son effet de courant au moyen d'un interrupteur auxiliaire et est maintenu interrompu jusqu'à ce que le commuta -teur principal réglant le courant d'alimentation soit ouvert de nouveau ou jusqu'à ce que le courant d'alimentation soit sup -primé d'autre part.
Le dessin représente d'une manière schématique aux figures Z - 5 différentes dispositions pour la réalisation du procédé.
La fig.l montre comme exemple de comparaison la bobine de sonne -rie trembleuse connue .
On a représenté à la figure 1 par 1 la source de courant, par 3 un commutateur de courant actionné de façon appropriés, par exemple le rupteur commandé par un moteur à explosions, et par 3a et 3b les contacts de l'interrupteur à marteau 3. 4 est le condensateur d'extinction usuel, 5 le noyau de fer d'un in- ducteur qui commande éleotromagnétiquement l'interrupteur à
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marteau et qui porte les enroulements primaires 6 et les enroule -ments secondaires 7.
La fig.l correspond au schéma connu qui sert de base par exemple à de nombreuses installations d'allumage de moteurs.
Après la fermeture du contact en 2, le courant de la batte- rie passe autour du noyau de fer et dès que la magnétisation est devenue suffisante pour vaincre la résistance de l'action élas- tique antagoniste qui presse l'un contre l'autre les contacts 3a 3b, le contact en 3a, 3b est rompu d'une manière connue par at- traction de l'armature. Le condensateur d'extinction 4 favorise l'interruption aussi brusque que possible du courant-.Le champ magnétique est alors abandonné à lui-même et il se produit aux extrémités 8a et 8b de l'enroulement secondaire 7 une tension correspondant à la vitesse de la chute, au nombre de tours de la bobine secondaire et à l'intensité du champ magnétique.
Comme on le sait, le débit maximum instantané disponible aux extrémi- tés 8a, 8b est en outre fortement influencé par les conditions de capacitéet de selfinduction aussi bien dans le circuit pri- maire, qui est resté fermé par l'intermédiaire du condensateur 4, que dans le circuit secondaire
Immédiatement après l'ouverture de l'interrupteur 3a, 3b l'armature est ramenée dans sa position de repos puis attirée encore par le noyau de fer par suite de l'impulsion de magnéti- sation se produisant de nouveau , et ainsi de suite aussi long- temps que le contact 2 reste fermé.
Pour empêcher, suivant la présente invention, cette attac- tion et cette libération répétées de l'armature 3, on ajoute à la disposition de la fig'l la bobine auxiliaire 9 représentée à la fig.2. Cette bobine est montée avantageusement sur l'ex- trémité du noyau de fer 5 qui est tournée vers l'armature et elle peut être raccordée par ses extrémités aux points- 9a et 9b, en parallèle avec le contact 3a, 3b. Aussi longtemps que le contact 3a, 3b est fermé, cette bobine ne reçoit pas de courant
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et n'exerce donc aucune action sur l'armature. Ce n'est qu'a- près la rupture du contact 3a, 3b qu'elle reçoit du courant et aimante par conséquent l'extrémité du noyau 5.
La bobine 9 est choisie de telle façon qu'elle est en état d'empêcher l'armature
3, une fois attirée, de retourner dans la position de repos.
Il faut en outre le plus souvent tenir compte de ce que le cou- rant pour retenir l'armature doit être aussi petit que possible mais que d'autre part la selfinduction de la bobine 9 ne peut pas non plus devenir trop grande pour que le champ nécessaire soit établi avec une rapidité suffisante .
La fonction de cette bobine de retenue qui , au lieu d'être raccordée en 9a, peut aussi , à condition de recevoir des di- mensions appropriées, être raccordée de la manière représentée en pointillé à la fig.2 aux points 9b, 9c, consiste donc uni- quement à maintenir attirée l'armature , une fois que la rupture du courant s'est produite jusqu'à ce que le contact en ± soit de nouveau ouvert, Cette bobine ne doit de préférence pas con- tribuer à produire le moment d'attraction du noyau sur l'arma- ture sous l'effet du courant principal, car alors la durée de fermeture des contacts 3a, 3b n'est plus suffisamment sous la dépendance du'champ principal- Moyennant une corrélation con- venable établie entre la selfinduction et les ampères-tours de la bobine auxiliaire 9 et de la bobine principale,
on peut ré- aliser une situation telle que le champ de force de la bobine auxiliaire ne s'élève qu'exactement avec une rapidité telle que le champ principal reste prépondérant pour ce qui concerne le moment d'attraction sur l'armature .
Grâce à cette disposition, on obtient donc ce résultat qu' à chaque fermeture du contact 3 il ne se produit qu'une seule impulsion de magnétisation et que l'intensité de ces impulsions toujours égales entre elles peut être réglée à volonté , pour une tension et un nombre de spires donnés, par variation de la force antagoniste servant à la fermeture des contacts 3a, 3b
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de l'armature.
Ce procédé pour maintenir exactement égales entre elles les impulsions de magnétisation peut tre réalisé par les moyens les plus variés. Il suffira de signaler que par exemple la bobi -ne auxiliaire 9 ne doit pas se trouver nécessairement sur le même noyau que la bobine principale mais peut être montée sur un noyau particulier, et en outre qu'on peut même la placer de façon qu'elle aimante directement l'armature. Après que l'arma- ture a été une fois attirée par le courant principal-, le main- tien de l'interruption du courant en 3a, 3b pourrait également être obtenu jusqu'au moment de l'ouverture du contact 2 par d' autres dispositifs d'immobilisation électriques ou même rnéca- niques.
L'interruption du courant principal pourrait même se faire, non pas par un champ magnétique , mais par d'autres mo- yens connus dépendant de l'intensité du courant-
Le principe du nouveau procédé réside dans le fait que le courant principal se coupe lui-même pour une intensité bien dé- terminée du champ produit par lui ou pour une intensité de cou- rant bien déterminée et est maintenu alors interrompu jusqu'à ce que le commutateur 3 s'ouvre .
Ce nouveau procédé permet de réaliser l'enroulement pri- maire et le noyau de la façon correspondant le mieux, d'après les calculs, à l'énergie secondaire désirée , pour la durée la plus courte de fermeture du courant, donnée par le nombre désire d'impulsions à haute tension. Ceci signifie que le cuivre et le fer de l'installation, de même que le condensateur d'extinc- tion et l'énergie de fonctionnement peuvent être utilisés com- plètement.
En pratique , on aura le plus souvent même à choisir les dimensions du noyau et de l'enroulement primaire, pour des opé -rations d'allumage, de telle manière que le champ désiré dans le fer s'établit en un temps encore plus court que celui qui
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est donné , d'après le? calculs, par le nombre des impulsions d'allumage par unité de temps.
Les bobines les plus favorables pour le présent procédé ont, par exemple pour des moteurs à grand nombre d'impulsions d'allumage par seconde , un enroulement primaire ayant une selfinduction et une résistance tellement petites que leur em- ploi comme bobine d'allumage fonctionnant de la façon normale actuellement, c'est adiré sans interrupteur auxiliaire, serait exclu
D'après les dimensions du primaire on obtient des dimen- sions réduites en conséquence pour la bobine secondaire de sorte qu'on réalise pour les deux bobines une économie consi- dérable de cuivre malgré l'augmentation du débit à l'allumage.
Si l'on doit faire fonctionner suivant le procédé décrit un inducteur à noyau de fer fermé , on peut produire d'une ma- nière connue , par exemple par des saillies sur le noyau de fer, un minime champ de dispersion qui détermine le moment d' attraction sur l'armature, ou bien on utilise pour le moment d'attraction et de retenue un noyau séparé du noyau principal et parcouru par le courant principal en série avec l'inducteur
La fig.3 montre un montage de ce genre.
On a désigné par 1 la source de courant, par 8 l'interrupteur principal, par 3 l'armature de l'interrupteur auxiliaire avec les contacts 3a, 3b, par 4 le condensateur d'extinction, par 5a le noyau de fer, qui meten mouvementl'armature 3 , avec l'enroulement d'attrac- tion 6a et l'enroulement de retenue 9.5 est le noyau de fer de l'inducteur, avec l'enroulement primaire 6 et l'enroulement 7 dont les extrémités sont représentées en 8a et 8b. 10 est un interrupteur de courant monté dans le secondaire et dont la fonction sera expliquée dans la suite, 11 est un distributeur au moyen duquel les bougies d'allumage 12 sont alimentées al- ternativement' 13 sont les raccordements à la masse du moteur.
Le mode de fonctionnement de ce montage est le suivant :
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Le commutateur principal 3 ferme le circuit de la batterie à travers l'enroulement d'attraction 5a à. faible résistance oh- mique et par les contacts d'armature 3a, 3b et la bobine pri- maire 6 du transformateur. Les champs magnétiques dans les no- yaux de fer 5 et 5a sont donc produits sous la dépendance direc- te l'un de l'autre , vu qu'ils sont provoqués par le même cou- rant-
Dès que le champ dans le noyau 5a est devenu suffisamment fort pour surmonter la force antagoniste élastique réglable de l'armature 3, le contact 3a, 3b est rompu et le courant princi- pal est coupé de ce fait.
Dans le cas où la force antagoniste élastiquereste invariable, cette rupture se produit toujours pour la même intensité de champ du noyau 5 pourvu que la magné- tisation des noyaux 5 et 5a commence toujours au même stade magnétique initial. A l'enroulement de retenue 9 incombe alors de nouveau la fonction de maintenir le courant principal in- terrompu jusqu' à ce que le commutateur principal 3 se soit ou- vert.
Dans cette disposition aussi bien que dans celle repré- sentée à la fig.2 on peut disposer et dimensionner la bobine de retenue 9 quant à la résistance et à la self induction, de façon qu'elle exerce une certaine action retardatrice sur le moment d'attraction du noyau 5a, action qui peut être utilisée pour l'obtention d'une durée de contact prolongée en 3a,3b.
La cause de ce retardement réside dans le fait que lors de l'aimantation du-noyau 5a par la bobine 6a, la bobine 9 fonctionne comme enroulement en court-circuit. C'est pourquoi on dispose avantageusement la bobine de retenue 9, comme le montre la fig.3 entre le pôle de fer produisant l'attraction et la bobine d'attraction 6a.
On peut par conséquent relier rigidement les contacts 3a, 3b à leurs supports au lieu de prévoir commp d'habitude une élasticité des contacts pour 1' @ obtention d'une plus longue durée de contact. ,
La raison pour laquelle la saturation du fer devait jus- !
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qu'à présent être maintenue très minime dans les inducteurs à nombre élevé d'impulsions est que dans les applications les plus fréquentes des inducteurs, la résistance extérieure du cirk cuit secondaire n'est pas constante mais tombe fortement après l'amorçage de la décharge .comme cela se produit par exemple normalement dans le cas de la formation d'un arc lumineux.
C' est pourquoi l'enroulement secondaire fonctionne normalement immédiatement après l'amorçage de l'étincelle comme un enrou- lement pour ainsi dire en court-circuit et empêche la chute immédiate du champ d'autant plus fortement que l'intensité de courant secondaire devient plus grande , de sorte que les champs magnétiques se recouvrent dans le temps. Suivant des propositions antérieures, on supprime cet inconvénient en in- terrompant et en refermant à nouveau périodiquement le flux de courant secondaire au moyen d'un interrupteur de courant ap- . proprié, de façon que le courant secondaire se produise sous la forme de décharges partielles du champ magnétique.
Les in- terruptions ainsi produites se succédant extrêmement vite, du courant secondaire au cours de chaque impulsion de tension de l'inducteur, empêchent efficacement la production des 'courants de court-circuit qui pourraient retarder de façon nuisible la chute du champ magnétique de sorte qu'en cas d'emploi d'un in- terrupteur approprié du courant secondaire, on peut travailler avec une saturation notablement plus forte du fer par rapport à l'état normal.
Cette action des interruptions périodiques du flux de cou -rant secondaire ne permet pas seulement une meilleure utili- sation des champs d'inducteurs à dispersion magnétique usuelle, mais également l'emploi de transformateurs pratiquement sans dispersion à la place des induc teursusuels de production d' étincelles.
Comme on le sait, la rémanence est beaucoup plus grande pur un noyau de fer fermé que pour un noyau ouvert. La dispo-
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sition d'un interrupteur agissant sur le flux de courant de la bobine secondaire, ainsi qu'on l'a représenté schématiquement en 10 à la fig.3, a pour effet que même fin cas de forte satura -tion du fer et en cas de noyaux de fer fermés, la chute du champ magnétique abandonné à lui-même se fait brusquement et jusqu'au zéro, tandis que dans les interruptions périodiques du courant secondaire, il subsisterait après chaque impulsion de magnétisation du courant primaire un fort résidu de lignes de force dans le fer.
Suivant des propositions connues du pré- sent inventeur, l'interruption périodique du courant secondaire pendant chaque impulsion de haute tension peut être obtenue de façon particulièrement simple par le fait qu'on monte dans le circuit secondaire une série d'intervalles d'éclatement d'étin- celles extrêmement courts, comme interrupteur à fonctionnement automatique, ainsi qu'on le voit en 10 à la fig.3.
Comme suivant le présent procédé les flux de force magné- tiques des différentes impulsions sont toujours égaux entre eux, on peut aussi recueillir tout le débit secondaire de cha- que impulsion primaire dans un condensateur de dimensions ap- propriées et le dépenser sous la forme d'une seule forte déchar- ge à la, place des décharges partielles, lorsque l'application le rend désirable. La chute complète et brusque du champ mag- nétique se produit alors également même dans le cas de noyaux en fer fermés.
Le nouveau procédé permet, en dehors des mesures et des montages décrits ci-dessus, les montages suivants destinés en particulier aux applications d'allumage .
Au lieu d'employer comme à la fig.3 l'interrupteur primai- re vibrant 2 et un distributeur secondaire 11, on peut employer suivant la fig.4, par exemple un interrupteur rotatif 15 à frottement qui fonctionne en même temps comme distributeur, lorsque comme on l'a représenté, on emploie autant de bobines d'allumage 16 à pôle secondaire 17 qu'il y a de points d'allu- '
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mage 18, ou lorsqu'on emploie d'une manière connue un nombre de bobines moitié moindre lorsque les deux pôles secondaires des bobines sont amenés à l'extérieur ou lorsque de toute autre ma- nière il y a chaque fois deux bougies montées en série.
Si l'on veut, comme on l'a représenté, n'employer qu'un seul interrup- teur auxiliaire 14, on le place à un endroit de la ligne avant ou après le branchement du circuit des bobines d'allumage et l' on n'a besoin par conséquent, contrairement aux dispositifs d' allumage connus à distributeur primaire et à interrupteur auxi- liaire vibrant, par exemple au dispositif d'allumage connu des moteurs Ford, que d'un seul interrupteur auxiliaire 14 et d'un seul condensateur d'extinction 4.
Mais il va de soi qu'au lieu d'employer l' interrupteur au- xiliaire 14, on peut aussi constituer chaque bobine 16 de la ma- nière représentée à la figure 2.
Il est à remarquer finalement que pour la réalisation du présent procédé , dans beaucoup d'.applications également, la bo- bine d'attraction seule est suffisante lorsque , comme le montre à titre d'exemple la fig.5, on monte la bobine d'attraction 6 même comme bobine de retenue pour l'armature, par le fait qu'au lieu d'interrompre le courant pour la bobine d'attraction, on produit simplement lors de l'ouverture du contact Sa, 3b un af- faiblissement du courant, par intercalation d'une résistance en 19.
REVENDICATIONS.
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