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7FRCTICÜN'T AUX isipYET1'S D'ALIMENTER DES SYSTELBSS ELECTROMAGNETIQUBS PAR DES DISPOSITIFS A. CONDUCTANCE INTER:MI:1'ENTE.-
La présente invention vise des perfectionnements aux moyens d'alimenter des systèmes électromagnétiques tels que, par exemple : bobines de commande de relais, circuits dexci- tation de machines électriques, bobines d'électro-aimants, etc. par des dispositifs à conductance intermittente.
On appellera "disposiif à conductance intermittente" tout dispositif a conductibilité unilatérale dont les propriétés conductrices sont susceptibles d'être interrompues périodiquement ou suivant une, loi quelconque gouvernée par les effets superposés ou séparés de la polarité de la tension qui leur
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est appliquée au d'un organe de contrôle approprié.
On peut citer comme exemple de tels dispositifs les dispositifs et tubes, électroniques ou à décharge munis au non d'un organe de commande approprié tel qu'une grille par exemple, les redresseurs secs à contact, les redresseurs mécaniques a contacts mobiles, eta.
Lorsqu'un système électromagnétique est alimenté par l'intermédiaire d'un dispositif à conductance intermittente, le courant qui y circule s'annule périodiquement.
Il en résulte notamment les inconvénients suivants : La valeur de la tension d'alimentation doit être notabement supérieure à la valeur de la tension continue qui, appliquée sans interruption au système électromagnétique produirait la même action magnétique ou mécanique. De plus, en raison de ce que le courant s'annule périodiquement, cette action magnétique au mécanique n'est pas continue, ce qui peut, dans la plupart des cas, nuire au bon fonctionnement et au rendement des appareils alimentés.
Ces inconvénients s'expliquent du fait que, en raison de l'inductance du système électromagnétique, le courant qui traverse ce dernier se prolonge pendant une partie de la période négative de la tension d'alimentation alternative, ce qui a naturellement pour effet de diminuer la valeur moyenne de la force électro-motrice continue effectivement appliquée au dispositif électro-magnétique.
D'autre part, dans le cas d'un redresseur mécanique, la rupture brusque du courant dans le système électromagnétique amène une variation brusque du flux magnétique, laquelle provoque une surtension qui peut atteindre une valeur dangereuse.
On a déja proposé, pour obvier à ces inconvénients, des dispositifs amortisseurs constitués par des enroulements
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court-circuités sur eux-mêmes et présentant une induction mutuelle avec les. enroulements du système électromagnétique.
S'il est vrai qu'ils s'opposent à l'extinction rapide du flux magnétique, ces dispositifs présentent tous l'inconvénient de s'opposer également a, son établissement.
La présente invention propose des moyens d'annuler l'effet de la partie négative de l'onde de force élec- tro-motrice appliquée aux bornes du système électromagnétique en court-circuitant celui-ci au moment ou cette force électro-motrice tend a s'opposer a la circulation du courant.
En conséquence, le courant peut continuer à circuler dans le système électromagnétique sous l'effet de la force électro-motrice de self induction qui s'y développe et il pourra, dans la plupart des cas, conserver une valeur appréciable, au début de la période positive suivante de la tension d'alimentation.
Dans ce but, l'invention utilise des conducteurs de caractère particulier, bien connus dans la technique, qui ont la propriété de présenter une impédance pouvant varier dans de très grandes proportions suivant la polarité de la tension qui est appliquée a leurs bornes. parmi ces conducteurs, on peut citer tous les redresseurs., par exemple les redresseurs thermioniques, les redresseurs secs à contacts, les redresseurs mécaniques à contacta mobiles ou, en général, tout dispositif ne répondant pas à la loi dtohm et présentant une impédance plus élevée pour une certaine polarité que pour la polarité inverae.
Suivant l'invention, ces conducteurs sont placés soit aux bornes mêmes du système électromagnétique, soit aux bornes d'un circuit présentant une inductance mutuelle avec ses enroulements, de manière à présenter leur impédance
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la plus faible au passage du courant résultant de la décharge du système électromagnétique.
La combinaison nouvelle proposée par l'invention, d'éléments bien connus, procure notamment les avantages suivants :
Il est toujours possible de disposer les choses de manière à empêcher l'extinction complète du courant et par conséquent du flux dans le système électromagnétique pendant les périodes de repos du dispositif à conductance intermittente, ce qui rend plus continues les actions mà- gnétiques ou mécaniques et améliore le fonctionnement des appareils alimentés.
Contrairement à ce qui se passe dans la technique précédente., la tension nécessaire à l'alimentation dt un système électromagnétique par un dispositif à conductance intermittente est comparable à la valeur de la tension continue qui y produirait la même action magnétique ou nécanique.
Dans le cas de redresseurs mécaniques, tels que des contacts synchrones tournants par exemple, la brusque variation du flux magnétique étant évitée, on ne doit plus redouter l'apparition de surtensions dangereuses.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement a titre d'exemple non limitatif et dans lesquels : La fig.l représente la commande d'un dispositif électromagnétique au moyen d'un tube a décharge selon la manière habituelle.
La fig.2 représente la commande d'un dispositif électromagnétique au moyen d'un tube à décharge et où il est fait
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usage d'un dispositif conforme à l'invention.
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Lea 1:i&1:. 3 et 4 sont 2 escillogrammea facilitant la com- préhension du fonctionnement respectif des circuits des fig. 1- et 2* Les fig. 4. 5,6 et *? représentent divers cas d'application de l'invention.
La. fige 8 représente une disposition de l'invention suivant laquelle le dispositif à conductance intermittente et le dispositif de décharge du système électromagnétique sont combinés en un seul organe.
En se reportant à la fig. l, 1 désigne un tube à décharge à commande discontinue.
On entend par "tube a décharge à commande discontinue" un tube dans lequel l'amorçage du courant est déterminé par le potentiel de l'anode et par celui de la grille de commande et dans lequel le courant une fois amorcé ne peut âtre coupé qu'en réduisant le potentiel de l'anode en dessous d'une certaine valeur critique.
Le tube 1 comprend, par exemple, une cathode à chauffage indirect chauffée par le courant provenant de la source 6, une anode et une grille de commande.
L'enroulement 4 d'un système électromagnétique, constitué par exemple par un relais, est alimenté par le secondaire d'un transformateur 2, dont le primaire est branché aux bornes d'une source de tension alternative appropriée 3.
La grille du tube 1 est reliée au système 5, lequel est susceptible de réaliser la commande de la décharge. du tube selon l'application envisagée.
Le fonctionnement de ce dispositif peut s'expliquer de la manière. suivante., en s'aidant de l'oscillogram- me représenté à la fig. 3.
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La courbe A représente la tension alternative ap- paraissant aux cornes, du secondaire du transformateur 2.
Au début de la première période de fonctionnement et dès que la tension fournie par le transformateur 2 atteint une valeur suffisante dépendant des caractéristiques du tube et du potentiel de la grille de commande, le courant s'amor- ce en a dans le tube 1 et suit une certaine loi représentée par la courbe B, dépendant de la forme de la tension appli- quée et des caractéristiques du dispositif 1 et du système électromagnétique. Comme on le voit, le courant passe par un maximum en b après que la tension appliquée a passé par son maximum, ce qui s'explique par l'effet de la self induc- tion du système électromagnétique. Le courant 'se prolonge au dela de la demi-période positive de la tension A et s'an- nule en un point c de la période négative.
La courbe C représente la tension appliquée aux bornes du dispositif électro-magnétique. Elle peut être ob- tenue en retranchant des ordonnées de la courbe iL, les chutes de tension dans le tube 1. comme on peut s'en rendre compte, la valeur moyen- ne de la tension agissant effectivement dans le circuit est proportionnelle a la surface de la courbe C évaluée entre les abscisses a et c.
La figure 2 est relative à un circuit analogue à celui de la figure 1 mais où., en parallèle avec le système électromagnétique 4, on a établi un dispositif redresseur 7.
L'impédance de ce dispositif est élevée lorsque la polarité de la tension appliquée à sea bornes a et b est telle que a est négatif par rapport à b. Elle est faible, au contraire, lorsque a. est positif par rapport à b,
Ce dispositif peut être constitué, par exemple, par un redresseur sec à contact tel que par exemple : cuivre
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oxyde de cuivre ou par un tube redresseur à remplissage galeux.
Le fonctionnement de ce dispositif s'explique comme suit en s'aidant de l'oscillogramme de la fig. 4.
A partir du début de la première période de fonctionnement les phénomènes se passent comme dans le cas du circuit de la fig. 1 jusqu'au moment où la tension, aux bornes du dispositif électromagnétique, après s'être inverSée, atteint, à l'instant repéré par le point b sur la courbe du courant,le- valeur de tension d'amorçage du redresseur 7.
L'impédance de ce dernier, qui est très élevée jusqu'à ce moment,diminue dans de très grandes proportions. Il en résulte que le courant qui circule dans le système électromagnétique diminuera progressivement suivant uneloi qui peut être déterminée si l'on connait l'impédance du système électromagnétique et les caractéristiques du redresseur 7.
Il est aisé d'agir sur ces divers éléments de manière à ce que le courant dans le système électromagnétique possède encore une valeur notable au moment où s'amorcera le tube 1 au début de la période suivante.
Il est donc à remarquer que le courant ne crot à partir d'une valeur nulle que lors de la première période de fonctionnement. La valeur moyenne de la tension agissant effectivement dans le circuit est proportionnelle à la surface de la courbe 0 évaluée entre les abscisses a et c.
Après l'établissement du régime, le courant moyen est égal a cette tension moyenne c (qui possède une valeur bien supé- rieure a celle de la fig. 3 du fait de la diminution de la partie négative) divisée par la résistance du système élec-
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tromagnéti ciue .
Toutes choses étant égales, on peut donc observer que la valeur moyenne du courant du système électromagnétique
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sera notablement accrue par le fait de l'action du redresseur 7.
Réciproquement, une même valeur moyenne du courant dans le système électromagnétique pourra être obtenue, à l'aide d'une tension moindre et en employant un tube 1 capable d'une intensité moyenne moindre, et par conséquent, d'un coût moins élevé.
D'autre part, si au lieu du tube 1 on fait usage d'un redresseur mécanique, la pointe de surtension au moment de la coupure du courant est complètement supprimée, ce qui se traduit par une sécurité plus grande dans le fonctionnement de l'installation.
.Enfin, il est intéressant de faire ressortir que la valeur moyenne du courant dans le système électromagnétique est notablement supérieure a la valeur moyenne du courant fourni par le tube 1.
Dans la fig. 5 est envisagé le cas où le système électromagnétique possède un second enroulement 8, spécialement destiné a être raccordé au redresseur.
Le courant circulant dans le système électromagnétique s'annule dans ce cas comme dans le cas du circuit de la fig. 1. Mais, pendant la disparition de ce courant,'un courant s'établit dans le circuit 8 grâce au redresseur 7.
Ceci a pour effet de permettre la diminution progressive du flux magnétique.
Il en résulte les mêmes avantages que dans le cas du circuit de la fig. 2. Ce dispositif présente l'avantage particulier qu'il permet, en disposant convenablement du rapport de transformation entre l'enroulement 4 et l'enroulement 8, d'adapter plus exactement le redresseur 7 au but proposé.
La fig. 6 est un cas. particulier de la fig. 4.
Le redresseur 7 est raccordé à une fraction de l'enroulement
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du système électromagnétique 4 qui agit par conséquent comme un autotransformateur,
La fig. 7 est un cas particulier d'emploi de la méthode proposée où il est fait usage d'un montage des redresseurs dit en "Pont de Wheatstone". Dans le ca.s de ce citcuit il est à remarquer que lorsque le tube 1 débite, le courant circule dans deux des éléments du redresseur.
I1 est facile de voir que pendant la 1/2 période où le tube ne débite plus, le courant de décharge du système electromagnétique circule dans les 4 redresseurs.
La fig. 8 représente une disposition dans laquelle on a combiné en un seul tube le dispositif à conductance intermittente et le redresseur shuntant le dispositif électro- magnétique.. Le tube 1 comporte une cathode commune 2 chauffée par le transformateur 3 par exemple, deux anodes 4 et 5 et éventuellement une grille 6 contrôlant l'amorçage du courant de l'anode- 4.commandée par le système 8.
On remarquera que pendant .La demi période où la cathode est négative par rapport a l'anode 4 le courant traverse le dispositif électromagnétique ?dans le sens de la flèche. Dans la demi période suivante, le courant débité par l'anode 4 cesse et le dispositif électromagnétique peut se décharger par l'espace entre cathode et anode 5.
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus à titre d'exemple ne sont nullement limitatives et qu'on peut s'en ecarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.