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"Appareil électrique destiné au chargement de batteries".
La présente invention est relative aux appareils convenant pour charger des batterieset comportant un ou plusieurs redresseurs de courant. En général, les appareils de ce genre sont agencés de manière à pouvoir fournir un courant d'intensité prédéterminée qui est maintenu sensi- blement constant au moyen de lampes à résistance dites "variateurs". Ces variateurs empêchent la production de courants excessifs qui pourraient se produire, par exemple à cause d'un court circuit du circuit extérieur ou bien par suite d'un abaissement de'la résistance ou de la tension in- vérse dans ce circuit.
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D'autre part, dans le chargement d'accumulateurs, il est désirable de diminuer le courant de charge après qu'on a atteint un certain état de charge. Avec les appa- reils redresseurs comprenant des variateurs, il arrive souvent que le courant de charge s'abaisse déjà automati- quement vers la fin du chargement, ce qui est dû au fait qu'au cours du chargement la tension inverse de la batterie augmente, et que les variateurs au-dessus d'une tension inverse déterminée de la batterie ne s'opposent naturelle- ment pas à l'affaiblissement du courant de charge par suite de l'augmentation de cette tension.
L'invention concerne un appareil convenant pour le chargement de batteries et comportant un ou plusieurs redresseurs de courant et un dispositif permettant de ré- duire l'intensité du courant de charge. Cet appareil com- prend au moins une résistance, ainsi qu'un dispositif per- mettant de court-circuiter celle-ci ou de la remettre en circuit. Cette résistance peut être intercalée dans le circuit de charge. L'installation peut être agencée de telle façon que la remise en circuit doive être effectuée à la main, mais l'agencement peut aussi être tel qu'elle se fasse automatiquement. Elle peut être influencée, par exem- ple, par la tension existant aux bornes de la batterie à charger. Il peut aussi être prévu une horloge ou bien un ampère-heure-mètre qui, à un moment prédéterminé, remet en circuit la résistance.
A ce dispositif automatique peut encore être adjoint un dispositif permettant d'interrompre automatiquement, à un moment déterminé après la remise en circuit de la résistance, le circuit du courant d'alimenta-
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tion ou celui du courant continu ou bien tous les deux.
En outre, il peut être prévu des moyens permettant la re- mise en circuit de la résistance sous l'effet de l'augmen- tation du courant de charge au-dessus d'une valeur prédé- terminée. Dans ce but, on peut utiliser par exemple un re- lais à maximum fonctionnant de façon indirecte, ou bien la résistance peut être court-circuitée au moyen d'un inter- rupteur à maximum.
Comme redresseure de courant on utilise, de pré- férence, des tubes à décharges électriques à atmosphère gazeuse et à cathode à incandescence. On peut aussi se servir, toutefois, d'autres redresseurs, par exemple de redresseurs à vapeur de mercure, de redresseurs à lumi- nescence, de redresseurs électrolytiques, de redresseurs ayant des électrodes réduites à l'état colloïdal ou de redresseurs par contact.
L'invention permet d'obtenir une grande économie d'énergie et son application a un effet favorable sur la durée de service des batteries.
Lorsqu'on envoie à travers un accumulateur déchargé du,genre usuel dont l'électrolyte est constitué par de l'acide sulfurique dilué, un courant de charge dont l'inten- sité a la valeur normale prescrite, il se produit une trans- formation chimique de la masse des électrodes pendant que la tension croit peu à peu jusqu'à une valeur de 2,55 volts environ. Lorsqu'on continue de charger avec la même inten- sité de courant, il se produit un dégagement de gaz dont l'intensité augmente graduellement.
Dès lors, en tant que l'énergie fournie aux cellules n'est pas transformée en @
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chaleur Joule, elle n'est plus utilisée exclusivement pour la conversion chimique de la masse des électrodes, une partie de l'énergie étant utilisée pour la décomposition de l'électrolyte. Cette partie qui augmente avec la charge jus- . qu'à ce que celle-ci soit complète, contribue à diminuer le rendement. Pour cette raison, entre autres, il est avan- tageux d'affaiblir le courant de charge, aussitôt que le phénomène du dégagement de gaz se produit.
Il existe encore une autre raison pour laquelle il est avantageux de réduire le courant de charge, une inten- sité excessive de ce courant peut donner lieu'à ce que la masse des plaques se détache et s'émiette. Si l'on charge les batteries à l'aide d'un appareil suivant l'invention, leur durée de service sera supérieure à celle des' batteries char- gées sans affaiblissement du courant vers la fin du charge- ment. L'invention est surtout de grande importance pour les batteries qui doivent être chargées fréquemment, comme c'est le cas, par exemple, avec les batteries destinées à fournir l'énergie à des voitures à commande électrique, par exemple à des chariots électriques.
L'invention va être décrite en détail avec référence au dessin annexé, représentant schématiquement et à titre d'exemple, deux modes de réalisation de l'invention. Sur le dessin : la Fig. 1 représente le schéma d'un appareil des- tiné à être raccordé à une source bipolaire de courant al- ternatif, et la Fig. 2 montre un schéma se rapportant à un appareil destiné à recevoir du courant alternatif triphasé.
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Sur la fig.l, 1 est l'enroulement primaire et 2 et
3 sont les enroulements secondaires d'un transformateur qui peut être raccordé au secteur à courant alternatif à l'aide d'un cordon 4 et d'une fiche de contact 5. Les extrémités des enroulements secondaires 2 et 3 sont reliés aux anodes 6 et 7 d'un tube à décharges électriques permettant de redresser les deux alternances du courant alternatif. Ce tube comporte une cathode à incandescence 8, alimentée par l'enroulement auxi- liaire 9 monté également sur le transformateur. Le point milieu de cet enroulement auxiliaire est relié par un conduc- teur 10 à travers un ampèremètre 12 et un coupe-circuit à fusible 13, à la borne de raccordement positive 14 de l'ap- pareil redresseur.
Les autres extrémités des enroulements secondaires
2 et 3 sont reliées l'une à l'autre; non pas directement, mais à travers des résistances 16 et 17, qui servent à la fois à limiter le courant, si dans le redresseur il se produit une décharge entre les anodes 6 et 7, et à éviter que le courant dans le circuit à courant'continu devienne trop fort. Les ré- sistances 16 et 17 peuvent être des variateurs qui dans ce cas sont constitués par un fil de fer ou de tungstène ren- fermé dans une atmosphère gazeuse., par exemple de l'hydrogène.
La borne négative 15 est reliée au moyen d'un donducteur Il aux deux résistances 16 et 17. Celui-ci comprend une résistance
18 qui peut être court-circuitée par un interrupteur 19. De plus, les conducteurs 10 et 11 comprennent un interrupteur bipolaire 20 à l'aide duquel la disjonction du courant continu peut être effectuée. Entre les bornes de raccordement 14 et 15 se trouve intercalée une batterie d'accumulateurs 21 servant
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la locomotion d'un chariot,électrique. Cette batterie est chargée, à l'aide de l'appareil redresseur, par un courant ayant l'intensité prescrite.
Lorsque, après que la charge a atteint une certaine valeur et que la tension aux bornes est montée à 2,35 volts environ par élément, il se produit des gaz dans la batterie, on peut réduire l'intensité du courant à une certaine valeur en ouvrant l'interrupteur 19, le courant de charge étant ainsi obligé de parcourir la ré- sistance 18. A cette valeur, l'opération de charge se con- tinue, il est vrai, mais dès lors la partie de l'énergie fournie, qui est consommée pour la décomposition de l'électro- lyte, se trouve considérablement réduit-e. La résistance 18 peut, par exemple, être calculée de manière qu'après l'ou- verture de l'interrupteur 19, le courant soit réduit à la cinquième partie de l'intensité normale.
Avec cette faible intensité, le chargement est continué encore pendant quelque temps, par exemple une heure, après quoi la batterie est prête à servir. Au lieu d'être insérés dans le circuit à courant continu, la résistance 18 et l'interrupteur 19 peu- vent aussi être intercalés dans le circuit primaire du trans- formateur. Toutefois, au point de vue du rendement, il n'est pas à recommander de monter la résistance en amont du trans- formateur. La résistance 18 peut être une résistance fixe.
Si, par contre, l'appareil est destiné au chargement de bat- teries différentes, il peut être avantageux d'utiliser une résistance variable.
Sur la fig. 2, l'enroulement primaire d'un trans- formateur triphasé est désigné par 31. L'enroulement secon- daire est désigné par 32 et 33 est un enroulement auxiliaire
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qui alimente la cathode à incandescence 34 d'un redresseur de courant à atmosphère gazeuse qui comporte trois anodes
35, 56 et 37. La catthode à incandescence 34 qui, par exemple, peut être une cathode à oxyde, est constituée par un fil en- roulé en forme d'hélice à grand pas, de sorte quà la fois la surface extérieure et la' surface intérieure des spires parti- cipent à l'émission électronique. Dans ce mode de réalisation, il n'y a pas de résistances destinées à limiter le courant en cas de décharge disruptive entre les anodes.
La dispersion du transformateur peut être choisie de manière à avoir une va- leur assez élevée pour que le courant soit suffisamment li- mité. Le tube à décharges peut aussi être agencé de telle façon'que tout danger d'un courant de retour ou d'une dé- charge disruptive entre les anodes soit écarté, par exemple par la présence d'un ou plusieurs écrans disposés entre les électrodes. Si, dans ce dernier cas, la tension de service du tube a la valeur correcte, on peut omettre le transforma- teur de puissance et, au besoin, on peut ne prévoir qu'un transformateur auxiliaire destiné au chauffage de la cathode à incandescence.
Le point milieu de l'enroulement auxiliaire 33 est relié par un conducteur 38, à travers un ampèremètre 39 et un coupe-circuit à fusible, à l'interrupteur bipolaire 40 dont l'un des pôles est relié par un conducteur 41 au point neutre de l'enroulement 32. Ce conducteur 41 comprend une résis- tance 42 mise en dérivation par l'interrupteur 43. Le rac- cordement au courant continu se fait à l'aide de l'interrup- teur bipolaire 40. Ce courant continu s'écoule alors à travers la borne 45 à une batterie non représentée sur le dessin, pour retourner ensuite à la borne 44. Un voltmètre 46 agencé @
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comme voltmètre à contact, indique la tension aux bornes.
Aussitôt que la tension atteint une valeur déterminée cor- respondant par exemple, à une tension de 2,35 volts par élément de la batterie à charger, le voltmètre établit un contact, ce qui permet au courant de passer du conducteur positif à travers le conducteur 49, l'électro-aimant 48 et le conducteur 47, au conducteur négatif 41. Par suite de l'excitation de l'aimant 48, l'interrupteur 43 s'ouvre de sorte que la résistance 42 est remise en circuit et que le courant de charge est obligé de passer entièrement par cette résistance, l'intensité du courant étant par consé- quent considérablement diminuée.
En outre , on a prévu une horloge 50, qui est ar- rgtée lorsque l'interrupteur 43 est fermé. Aussitôt que celui-ci s'ouvre l'horloge se met en marche. Après un in- tervalle de temps déterminé, qui est réglable à volonté, l'horloge ferme un contact de sorte qu'un courant puisse passer à partir du conducteur positif 38 à travers le con- ducteur 54, à l'aimant rupteur 52 de l'interrupteur tri- polaire 53 et ensuite à travers le conducteur 51 au conduc- teur négatif 41. L'interrupteur 53 s'ouvre et la connexion avec le réseau à courant alternatif est par conséquent rompue.
On a constaté en pratique que la période de temps pendant laquelle après le commencement du dégagement de gaz, le chargement doit être continué pour obtenir l'état de charge le plus favorable, est toujours à peu près la même, de sorte que le voltmètre à contact et l'horloge peu- vent être réglés de telle façon que la batterie reçoive
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toujours automatiquement la charge voulue.
Au lieu d'être excité par le voltmètre à contact, l'aimant 48 peut aussi être excité par une horloge, de sorte qu'après un certain laps de temps écoulé depuis le commen- cement du chargement, le courant de charge tombe à la valeur limitée. Toutefois, il est préférable d'utiliser dans ce but un ampère-heure-mètre au lieu d'une horloge.
Enfin, le conducteur 41 comprend un relais à ma- ximum 55,destiné à empêcher que le courant de charge prenne une valeur excessive, ce qui pourrait être le cas par exem- ple, si l'on intercalait une batterie moins grande. Grâce à la présence de ce relais, le dispositif ainsi que la batte- rie sont protégés. Ce relais agit aussi sur la bobine 48, de sorte que, si l'on veut charger une partie de la batterie pour laquelle la tension débitée par le dispositif a une valeur trop élevée, on obtient automatiquement un courant limité. Le dispositif représenté sur la fig. 2 permet, par conséquent, de charger sans surveillance une batterie d'un type déterminé, pour laquelle le relais et l'horloge peuvent é'tre réglés.
En outre, il permet de charger une partie d'une telle batterie, d'une charge additionnelle sans aucun risque de la détériorer par suite d'un courant d'intensité excessive.
Le dispositif se prête donc particulièrement bien à être uti- lisé par les non-initiés.