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Dispositif de réglage gour tensions et intensités électriques.
On connaît des dispositifs pour le réglage de tensions et d'intensités électriques dans lesquels, dans le circuit principal ou ainsi que dans le circuit d' excitation de machines électriques, se trouve, comme résistance variable, une colonne composée de différentes rondelles de charbon, qui est soumise à une pression mécanilue variable et par suite dont la résistance ohmique varie. La colonne de rondelles de charbon est comprimée ar la force d'un ressort. A celle-ci s'oppose la force d'un électro-aimant dont la bobine d'excitation est bran- chée sur le circuit à régler. La force de traction magnétique est augmentée et la pression sur la colonne de rondelles de charbon réduite dans la mesure où la tension ou l'intensité augmente et inversement.
Pour une opération de réglage théori- quement exacte, il est nécessaire que sur tout le parcours effet' tué par le mécanisme de réglage, la somme des forces agissant sur le mécanisme , telles que la contre pression de la colonne de charbon, la force du ressort et la force de traction magné- @
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tique soit nulle.
Si l'on n'utilise pas des moyens de compensation compli- qués, mais seulement un système de leviers entre les aimants, le ressort et l'empilage en colonne, on ne peut pas utiliser toute la zone de réglage de la colonne de charbon. On doit aussi se contenter de ce que la valeur à régler de la tension ou de l'intensité se déplace entre des limites plus ou moins grandes afin que lors de l'opération de réglage, .il se produise un a- baissement ou une augmentation des ampère-tours de l'aimant ou . de la force de traction magnétique. Pour maintenir ces limites de réglage dans une mesure tolérable, l'électro-aimant doit avoir de grandes dimensions, ce qui nécessite un fort courant d'excitation.
On connaît également des dispositifs dans les- quels, au moyen de ressorts ou de groupes de ressorts, de leviers à genouillère et de bandes de traction élastique flexibles qui s'appliquent sur une ou plusieurs courbes directrices, on fait lue les forces s'exerçant sur le mécanisme sont presque nulles pendant toute l'opération de réglage et, en fait, lorsque les ampère-tours de l'aimant restent constantes de Sorte que le dispositif travaille pour une valeur de réglage déterminée. Lors- que, par suite d'un long fonctionnement, la hauteur, l'élastici- té, les propriétés électriques etc.... de la colonne de rondelles de charbon se modifient, tous ces dispositifs perdent la pré- cision nécessaire pour le réglage et doivent être réglés de nouveau.
On sait également que l'excitation magnétique de ces régulateurs à charbon, qui sont munis d'un système de leviers et d'autres dispositifs de compensation, est commandée au moyen d'un régulateur à trembleur. Ceci rend le dispositif encore plus compliqué.
La présente invention est relative à un dispositif ser- vant au réglage de tensions et d'intensités électriques au moyen d'une colonne de résistance cgnstituée de rondelles de
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charbon et sur laquelle un aimant' de poussée ou de traction électrique simple, sans dispositif compensateur quelconque à leviers ou autres, exerce seul.et directement une pression va- riable, l'excitation de cet aimant étant commandée par un ré- gulateur mécanique à contact, par exemple, un régulateur à trembleur ou un tube à décharge'ou dispositif analogue.
Conformément à l'invention, le régulateur mécanique à contact est, de préférence, un régulateur à trembleur.
Par rapport à tous les dispositifs connus jusqu'ici, on obtient, en outre d'une simplification importante du dispo- sitif, une plus grande précision et une 'plus grade rapidité de réglage, car avec le régulateur à trembleur travaillant pres- que sans inertie, l'armature de l'électro-aimant n'a a effec- tuer qu'un parcours tout à fait faible pour le réglage,En effet, la levée de l'électro-aimant correspond au parcours de compres- sion de la colonne de rondelles de charbon qui est tréspetit.
Le dispositif se caractérise en plus par une grande facilité de réglage de l'empilage de la colonne de charbon et par le fait que la modification inévitable de la colonne de charbon pendant le fonctionnement est compensée par les caractéristiques de fonctionnement du régulateur à trembleur '.lui se déplacent d'elles-mêmes de sorte qu'au .cours d'une longue durée de fonc- tionnement, il n'est pas nécessaire de régler l'empilage de la colonne de charbon.
Les figures 1 a 8 du dessin annexé représentent schéma- tiquement des exemples de réalisation du dispositif selon l'in- vention dans le cas 3'un régulateur de tension.
Comme on le voit sur la figure 1, l'électro-aimant m avec son enroulement s agit sur l'armature a de la colonne de rondelles de charbon k, le ressort f déchargeant la colonne de rondelles de charbc.n k lorsque l'excitation de l'électro-ai- mant m diminue. La commande de l'excitation de l'aimant m se fait au moyen du régulateur à trembleur z. Ce dernier comporte un enroulement p dont les extrémités 8 et 9 sont appliquées sur @
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la tensionà régler I et III. En outre, le régulateur à trem- bleur est pourvu 3' un enroulement :le ronfleur q qui agit, con- jointement avec le ressort e, sur l'armature n du régulateur à trembleur.
La résistance r est placée entre le point de rota- tion 4 de l'armature n et le contact 1. Le contact 1 est relié . au pôle 13 de la colonne de rondelles de charbon k ainsi qu'à la ligne II. Le contact 1 peut se trouver au point 12 c'est-à- dire sur le conducteur III. Sur la résistance r, il est révu un point d'attaque variable 5 lui est relié à l'extrémité 8 de l' enroulement de ronfleur q.l L'autre extrémité 7 de est en- roulement q est relie au point de rotation 4 de l'armature n.
L'un des pôles de la tension à régler, en fait, le conducteur I, se trouve directement sur le réseau :le consomma- tion x, tandis que l'autre pôle de la tension variable II va, en passant par la colonne de rondelles de charbon k, à la li- gne III du réseau :l'utilisation x, A l'état de repos, les con- tacts 1 et 2 du régulateur à trembleur z sont fermés et shun- tent la résistance r. Dans le circuit d'excitation de l'élec- tro-aimant m, en partant du point 13 de la ligne II et en pas- sant par le contact 1, 2 et les points 4,14 et 15 pour aller vers I, il peut se trouver la valeur.d'intensité la plusélevée.
L'électro-aimant est alors fortement excité et la force de traction magnétique s'exerçant sur l'armature a, ou la pression sur la colonne :le rondelles de charbon k, a la valeur maxima, Sa resistance est la plus faible, La tension entre les con- ducteurs I et III ne diffère alors que de peu ie la tension I et II. Lorsque la tension commence à augmenter, la bobine p du régulateur à trembleur est excitée plus fortement. Lors du dépassement ;le la valeur limite déterminée à régler, l'armature n du régulateur à trembleur z est attirée. Les contacts 1,2 sont ouverts et la résistance r est, intercalée dans le circuit d'excitation, en passant par la bobine s de l'électro-aimant m.
L'intensité d'excitation est alors réduite à sa valeur minima.
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En même temps, l'enroulement de ronfleur q du régulateur à trembleur '2 est excité en passànt par le point 5 qui se trouve sur la résistance r. Le.point 5 peut facilement être réglé à la valeur optima. Les ampère-tours de la bobine agissent en . ' pas opposition à ceux de la bobine p de sorte que l'armature n'est/ rappelée et les contacts 1, 2 se ferment. L'intensité i'exci- tation dans la bobine s de l'électro-aimant m est alors ramenée à sa valeur maxima, de sorte que les contacts 1, 2 s'ouvrent et sont maintenus en oscillation continuelle. Le rapport des du- rées d'ouverture et de fermeture des contacts 1 et 2 commande l'intensité de l'excitation de l'électro-aimant m.
Il dépend de l'excitation de la bobine p du régulateur à trembleur z et comme celle-ci se trouve également sur les conducteurs I et III, blest-à-dire sur la tension à régler, il dépend également de cette dernière.
La ,zone de réglage du régulateur à trembleur est: aug- mentée, conformément à l'invention, au moyen d'un contact 3 qui est réuni au conducteur I soit directement, soit par l'inter- médiaire 3.lune résistance 10-11^.Lorsque les contacts 2 et 3 sont fermés, la bobine s de l'électro-aimant est pontée et, de ce fait, la' limite inférieure de l'excitation, conditionnée par la résistance r est davantage abaissée. De même, il pourrait y avoir une autre bobine qui agisse n antagonisme à la bobine s, bobine montée sur l'électro-aimant m et branchée entre le contact 3 et la ligne I.
Sur la figure 2, l'électro-aimant m" est pourvu d'en- roulements différentiels t, s. La pression sur la colonne de rondelles de charbon k" est due à la force de traction de lélectro-aimant m" qui est complètement excité par l' enroule- ment t. L'une des extrémités 16 de la bobine t, peut être bran- chée, soit sur la ligne II (13) ou III (12). L'action magnétique de la bobine t est affaiblie ou supprimée au moyen de la bobine s dans laquelle asse le courant d'excitation commandé par le régulateur à trembleur z, suivant la valeur de la, tension à @
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régler.
Pour le reste, l'opération :le réglage s'effectue :le la même façon que dans le cas de la figure 1.
En utilisant le régulateur à trembleur comme organe de commande, on doit tenir compte de ce que la longévité des con- tacts est réduite lorsque la puissance qui doit être coupée sur le contact dépasse une certaine valeur. Inexpérience a montré que les contacts sont usés au minimum, lorsque la tension qui se trouve entre eux est maintenue aussi basse que possible.
Cette tension dépend cependant de la tension variable.
Conformément à l'invention, on utilise différentes dis- positions de montage dans lesquelles la tension variable peut être plus élevée et où, cependant, la tension qui se trouve entre les contacts du régulateur à trembleur ne dépasse pas la valeur admissible.
La figure 3 represente un autre exemple de réalisation de l'invention. La resistance r est branchée en avant :le l'enrou- lement s de l'électro-aimant m. Les contacts 2 et 3 du régulateur à trembleur z shuntent périodiquement l'enroulement s de l'é- lecro-aimant. La tension qui se trouve entre eux est, au moyen de la résistance r, plus petite que la tension variable I et II.
Sur la figure 4, on a représenté un autre exemple de réalisation de l'inventions; le circuit d'actionnement de l'é- lectro-aimant m, lui comprime la colonne de cnarbon k, est alimenté par une source :le courant étrangère, par exemple une batterie b. La tension qui se trouve entre les contacts 1 et 2 du régulateur à trembleur z peut, par suite, être choisie de façon correspondante, en dimensionnant la source de courant étrangère. La tension variable entre I et II et la tension à régler entre I et III "n'a aucune influence sur la longévité des contacts.
Toutefois, le fonctionnement du régulateur à trembleur z est influencé par la bobine de tension p de ce ré- gulateur qui est.branchée sur la tension à régler, c'est-â- dira entre I et III,
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Pour augmenter ou diminuée la gamme de résistance de la colonne de charbon k, celle-ci 'est, comme cela est connu, par- tiellement ou totalement'shuntée ou des parties de celle-ci sont branchées en série ou en,parallèle les unes par rapport aux autres. La plupart du temps, ce branchement s'effectue dans une certaine position, au moyen de la tige qui comprime ou libère la colonne de charbon.
Toutefois, avec le dispositif selon l'invention, cette disposition se heurterait à des dif- ficulités car la levée de l'armature de l'électro-aimant, qui correspond exactement a la course de compression de la colonne de charbon, est très faible.
La figure 5 représente un exemple de réalisation de l'invention dans lequel l'inverseur automatique u provoque la mise en circuit de la colonne de charbon k. Cet inverseur est actionné par la bobine de traction w qui est excitée en passant par les contacts 2 et 3 du régulateur à trembleur z. Les con- tacts 2 et 3 ne se touohent que lorsque la gamme de résistance de la colonne de charbon k est hors du réglage. Lorsque après qu'une inversion a été effectuée, on atteint une gamme de ré- glage plus large de la colonne de charbon k, le régulateur à trembleur z fonctionne de nouveau entre les contacts 1 et 2.
La bobine de traction w de l'inverseur automatique u ne reçoit plus de courant mais la bobine de retenue v est excitée par la colonne de charbon k, de sorte lue les contacts l' et 2' res- tent ouverts. L'inverseur automatique u est réglé de façon que ces contacts l' et 2' se ferment lorsque la chute de tension, ou la résistance de la colonne de charbon k, s'approche de sa limite de réglage inférieure.
Le dispositif de réglage suivant l'invention peut éga- lement être utilisé pour la commande du courant d'excitation de machines électriques. Le courant 3' excitation ne peut toutefois être réglé vers le bas que dans la mesure qui correspond à la valeur maxima de la résistance :le la colonne de charbon déchar- gée. Toutefois,il est souvent avantageux de pouvoir abaisser le
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courant d'excitation :le la machine électrique jusqu'à zéro.
Cn a représenta un exemple ie réalisation, suivant l'inventicn sur la figure 6. Cn a représenté la machine électrique avec son induit A et son enroulement d'excitation F. Le courant d'ex- citation ,lui passe par l'enroulement F est réglé par l'électro- aimant m et la colonne de charbon k, le régulateur à trembleur z fonctionnant entre les contacts 1 et 2. Lorsque la résistance maxima de la colonne de charbon déchargée k est atteints, le contact 2 vient porter sur le contact 3. De ce fait, l'enroule- ment d'excitation F est shunté.
Grâce au fonctionnement pério- dique des contacts 2 et 3, 1'excitation de la machine électri- que est directement abaissée de nouveau ( au cas limite, jusqu' à zéro). Cette disposition présente en outre l'avantage lue le dispositif de réglage selon l'invention fonctionne pratique- ment sans in-ertie bien que '¯' électro-aimant -m possède lui- même une inertie mecanique, En particulier, lorsqu'il se produit brusquement une surtension à régler aux bornes de la machine électrique, presque sans retardement, le réglage s'ef- fectue au moyen des contacts 2 et 3 du régulateur à trembleur savant que l'électro-aimant m ait complètement déchargé la colonne de charbon k.
Lorsque l' électro-aimant m a joué sur la résistance ie la colonne de charbon k provoquant le ré- glage, le fonctionnement du régulateur à trembleur z s'effectue de nouveau sur les contacts 1 et 2.
Il est fréquemment nécessaire que la résistance maxima de la colonne :le charbon k soitlimitée à une valeur déterminée.
Ceci pourrait s'effectuer en limitant la course de l'armature Toutefois, lorsque, pendant le fonctionnement, la colonne de, charbon k s'échauffe et se dilate, la pression entre les ron- ielles de charbon augmente et, par suite, la résistance maxima déterminée diminue. Conformenent à l'invention, on remédie a cet inconvénient au moyen d'une force de ressort additionnelle qui exerce sur la. colonne de charbon une pression qui corres- @
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pond à la valeur limite'supérieure désirée de la résistance.
La figure 7 représente un exemple de réalisation de l'invention La course de l'armature a :le l'électro-aimant m est déterminée par décharge de la colonne a.u moyen de la, vis de réglage o. La colonne de charbon k n'est toutefois pas complètement déchargée mais sur elle agit la pression du ressort y.. Cette pression reste pratiquement uniforme, même lorsque, du fait de son é- chauffement 1 la colonne de charbon k se dilate. La longueur ie la colonne :le charbon k peut augmenter de l'enrefer@ du fait de la dilatation calorifique.
Lorsque l'armature a de l'électro-aimant m est attirée et que la colonne de charbon k est comprimée, les pointes x portent sur la plaque de recouvre- ment de la colonne de charbon k et transmettent directement la pression à celle-ci.
Après une longue durée de fonctionnement, Il pourrait se produire une détérioration des contacts, par exemple, si les contacts 1 et 2 du régulateur à trembleur z n'assuraient pas une connection parfaite, l'électro-aimant m ne serait alors pas excité ;le façon correspondante et la colonne de charbon k au- rait une résistance trop élevée. De ce fait, il pourrait se produire un échauffement élève . inadmissible de la colonne de charbon k. Conformément à l'invention, on monte, dans les li- gnes d'arrivée à la colonnede charbon k, un dispositif de sé- curitéthermi que qui coupe autoatiquemen le courant'lorsqu' une température déterminée de la colonne de charbon est dé- passée.
Sur la figure 8, on a représenté un exemple de réali- sation. Sur le nsz d de la claque métallique d'arrivée de courant à la colonne de charbon k, est fixée, par la soudure 1, la surface recourbée c d'une cosse de câble. Lorsque la température de la colonne de charbon k atteint le point de fusion du métal de soudure, la cosse de câble c, sous l'ac- tion de son poids ou au moyen d'un ressort spiral qui est monté autour du câble d'amenbée, est écartée et, de ce fait,la
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liaison est interrompue automatiquement, de sorte qu'il ne peut plus se produire d'échauffement de la colonne ie charbon.