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Prooédé de réglage et nouveau régulateur automatique de tension pour courants alternatifs
Pour l'alimentation d'un grand nombre d'appareils éléc- triques il est nécessaire ou utile que le courant dont on dispose ait une tension plus constante que celle du courant fourni par cer tains secteurs alternatifs,, la tension du courant des secteurs va- riants souvent entre des limites de ¯ 20% ou même entre les limites plus écartées.
En dehors de certains appareils scientifiques et des ap- pareils à rayons X, ce sont surtout les appareils de T.S.F, alimen- tés par le courant du secteur qui souffrent de ces variations de ten- sion. Pour éoarter les Inconvénients de ces variations on a orée des régulateurs à ampoule fer-hydrogènemais ces régulateurs ne fonc- tionnent que pour un débit bien déterminé. Ils présentent en outre l'inconvénient d'avoir une grande inertie et leur effet de réglage n'est pas instantané.
D'autres régulateurs fonctionnent soit avec des selfs à noyau mobile et avec des condensateurs à grande capacité, soit aveo des inductances, dont l'une est à circuit magnétique saturé et l'au- tre à circuit magnétique faiblement saturé et avec des capacités.
Dans ces cas, le circuit d'utilisation se branche aux bornes des condensateurs. Ces systèmes présentent des avantages, mais leur prix est élevé par rapport à leur puissance et leur plage de réglage est restreinte.
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Les régulateurs automatiques à induction ne sont économiques que pour les grandes puissances.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé de réglage ou stabilisation de tension et un régulateur automatique sta- tique de tension dont la plage de réglage est très étendue et peut dépasser ¯ 50% de la tension constante désirée. Ce régulateur est d'un prix de revient relativement réduit; il ne comporte aucun or- gane mobile et son action est instantanée.
Sur le dessein annexé on a représenté,à titre d'exemple, dif- férentsmodes de mise en oeuvre de la présente invention.
Sur ce dessein,
La figure 1 est un schéma expliquant le fonctionnement du dispositif objet de l'invention;
La figure 2 montée en coupe une inductance à section con- tractée ou rétrécie par découpage d'un trou ovale dans les tales magnétiques; La figure 3 représente en perspective une inductance dans laquelle la section contractée est réalisée d'une. autre façon;
La figure montre en perspective une forme d'exécution d'une, inductance légèrement différente de celle qua représente la figure 3 ;
Les figures 5-9, enfin, sont des schémas montrant divers modes de mise en oeuvre de la présente invention.
L'invention se fonde sur les considérations suivantes:
Lorsqu'on branche en série une capacité C et une inductance I à fer ( voir fig. 1) sur un courant alternatif de tension variable on obtient, dans certaines conditions, une tension pratiquement cons- tante aux bornes de l'inductance. Les conditions essentielles pour le bon fonctionnement du système sont, d'une part, pour l'ensemble un facteur de puissance décalé en avant, c'est-à-dire un (facteur de puissance capacitif) et, d'autre part, un courant magnétisant (de (l'inductance) qui présente un coude prononcé dans sa caractéristique indiquant que le fer de l'inductance est dans un état voisin de la saturation.
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Lorsque ces conditions sont respectées, la tension aux bornes de l'inductance varie très peu avec la charge. Le système perd sa stabilité lorsque, soit par diminution de capacité du condensateur, soit par augmentation du débit watté, le facteur de puissance de l'ensemble devient voisin de l'unité.
Ce système donne des résultats très satisfaisants: à pleine charge, il réduit, à la sortie S; au cinquième ou au sixième une va- riation déterminée à l'entrée E.
Comme le fer de l'inductance est dans un état voisin de la sa- turation, il se produit des pertes notables par hystérésis et par oourants parasites.
Conformément à la présente invent/ion on réduit ces pertes par la disposition suivante:
On contracte ou on diminue, sur un parcours relativement faible et en un endroit où il est facile de le refroidir, c'est-à-dire en un endroit qui ne porte pas d'enroulement, la section du fer du. air- cuit s'élève à une valeur voisine de la saturation, cette section contractée donnant au circuit la caractéristique fortement incurvée du courant magnétisant, qui est nécessaire au bon fonctionnement du système.
Grâce à cette mesure les pertes dans le fer de l'inductance. peuvent rester faibles sur la partie la plus longue du parcours du. flux et celui-ci peut cependant atteindre une valeur très élevée par suite de ltinduction élevée, mais dans la seotion contractée seulement.
Il en résulte que les pertes totales sont relativement faibles et que par suite, on atteint un rendement élevé pour l'ensemble sans nuire au bon fonctionnement de cet ensemble.
On peut réaliser la contraction, par exemple comme le mon- tre la figure 2, en pratiquant, dans les parties de tôles qui se trou- vent à l'extérieur de l'enroulement, des trous, a qui peuvent être rectangulaires ou ovales. On peut aussi faire alterner des tôles pré- sentant un grand entrefer e avec des tôles sans entrefer (voir fig. 3).
Lorsque pour le serrage des tôles magnétiques composant on utilise des flasques en un métal magnétique/ le circuit magnétique el que le fer ou lante, il se produit dans
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ces flasques. à l'endroit de la contraction du circuit magnétique un échauffement considérable dû à l'existence d'un flux parasite audit endroit. On évite cet échauffement en utilisant des flas- ques en un métal non magnétique tel que le laiton..
Toutefois pour éviter l'utilisation des métaux non magnéti- ques, d'un prix relativement élevé, on peut appliquer sur les deux faces du circuit magnétique, une certaine épaisseur de t$les ma- gnétiques supplémentaires à faibles pertes, à section non contrac- tée et sans entrefer, comme on l'a montré sur la figure 4 et in- tercaler, entre les flasques (en métal magnétique) et ces tales supplémentaires sans entrefer, une certaine épaisseur de matière isolante i.
Dans certains cas, on a besoin d'une ou de plusieurs ten- sions différentes d'utilisation. Au lieu d'intercaler alors entre le régulateur et le circuit d'utilisation un transformateur il suffit comme le montre la figure 5, de disposer sur l'inductance de réglage un ou plusieurs enroulements qui fournissent la ou'les tensions stables désirées. On peut encore avec une économie sou- vent appréciable, exécuter l'inductance de réglage en auto-trans- formateur survolteur. La figure 6 montre une inductance de réglage avec auto-transformateur abaisseur de tension.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, le facteur de puissance de l'ensemble capacité-inductance doit être décalé en avant. Pra- tiquement ce facteur de puissance sera même très réduit et de l'or- dre de cos/= 0,3 à 0,5. Dans certains cas il résultera du fait de ce facteur de puissance décala-on avant ou facteur de puissance capacitif un avantage appréciable car lorsqu'un certain nombre de ces appareils sont branches sur un secteur ils en amenèrent le facteur de puissance décale en arrière.
Dans d'autres cas, un facteur de puissance aussi bas du régulateur de tensionpeut être indésirable. Pour l'améliorer, on peut disposer à l'entrée du système régulateur une autre inductance I par exemple à entrefer, qui provoque un décalage du. courant en arr rière comme on l'a indiqué sur la figure 7. On arrive ainsi à main-
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tenir le facteur de puissance de l'ensemble régulateur et induc- tance supplémentaire à la valeur désirée, par exemple dans le voi- sinage de cos= 1,0 soit légèrement en avant soit légèrement en ar- rière.
Le montage qu'on vien de décrire ne compense pas, d'une façon absolue, les variations de la tension à l'entrée, mais les réduit à 15 ou 20% de la valeur initiale. Très souvent ce réglage sera suffisant.
On peut cependant réduire ces variations pratiquement à zéro. En effet si l'on branche à l'entrée; E du système, c'est-à dire sur le courant à tension variable, un transformateur T qui produit un tension bien déterminée, laquelle est fonction de la tension d'entrée, et si comme on le montre sur la figure 8 l'on oppose la tension de ce transformateur T à la tension réglée par le régulatetr de tension, on obtient dans certaines conditions:, à la sortie E, une résultante, c'est-à-dire un courant qui n'accuse pratiquement aucune variation de tension lorsqu'il se manifeste desvariations de ¯30% par exemple à l'entrée.Ce montage permet de maintenir rigoureusement, constante, à 110 volts par exemple, une tension qui varie ente 75 et 150 volts et ceci en pleine charge du régulateur.
On peut même obtenir par ce procédé une variation en sens contraire, par une sorte de surcompoundage c'est-à-dire de fa- çon que, si la tension à l'entrée augmente, la tension à la sortie baisse et inversement .
Enfin, si l'on établit ce transformateur de aompoundage de façon à lui donner un faible facteur de puissance, par exemple en le construisant avec un entrefer, comme on l'a représenté en il sur la figure 9, il peut en même temps servir à améliorer le facteur de puissance du régulateur . Dans ce cas, on peut se passer d'une inductance spéciale servant à améliorer le facteur de puissance du régulateur.
Il est bien entendu que les modes d'exécution décrits
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n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et qu'on peut, sans s'écar- ter de l'esprit de la présente invention, y apporter diverses mo- difications.
REVENDICATIONS S
La présente invention a pour objet : A. Un procédé de stabilisation ou de réglage automatique de ten- sion pour courants alternatifs, ledit procédé étant caractérise par le fait qu'on branche en série une capacité et une inductance sur le courant alternatif à tension variable qu'on désire régler, la tension constante étant obtenue aux bornes de l'inductance.
B. Un régulateur automatique de tension pour la mise en oeuvre du procède spécifié sous A, ledit régulateur présentant les caracté- ristiques suivantes:
1 L'ensemble capacité-inductance a un facteur de puissan- oe décalé en avant et l'inductance a un courant magnétisant dont la caractéristique présente une incurvation pronocée qui correspond à un état voisin de la saturation pour le fer de l'inductance à air- cuit magnétique.
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