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" Installation de réseaux de distribution
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d y 6lectri ait é.11 Cette invention se rapporte à un réseau de distribution électrique dans lequel plusieurs circuits d'éclairage ou d'énergie sont reliés à une source de courant continu à travers un mécanisme interrupteur qui sert à produire un courant alternatif dans chaque circuit ou branchement et que l'on peut ajuster de façon à régler les caractéristiques moyennes de tension et
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de puissance des divers circuits.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, plusieurs branchements d'éclairage cu d'énergie ayant des résistances ou impédances égale,s sont alimentés par une source àcourant continu à travers un mécanisme interrupteur, de préférence un commutateur tournant, qui produit dans chague circuit un courant alternatif.
Ce commutateur sert aussi à modifier périodiquement les connexions des branchements de sorte que chacun d'eux entre les périodes de
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court-circuit précédant le c1::ai1g0:"!911t de '3'3'.1S du courant se trouve connecté de facons différâtes .en série et en parallèle avec les autres branchements.
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Le C01Elutateur est entraîné par un moteur courant continu avec une vitesse qui varie proporticnnelle- ,-lent aux variations de potentiel se produisant aux
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bornes de la source à courant c<=-1;inu à laquelle est relié ce moteur.
Les balais positif' et négatif du
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comàutateur sont du type à étendue variable et sont réglés autenatiauer.ent,par l'action d'un régulateur convenable, de façon aune leur longueur 0 étendue efficace décroisse quand la vitesse du moteur eJ.u:,"i.l'9nte et augmente ï"..I'i1d cette vitesse du ï2ot-ur diminue.
Les connexions des circuits et la, disr3ition des cO!m;1Utat.eurs sont tels que le raccourci ssenent des balais du c:)T.1mutateur (qui se prc,1'¯i t lorsaue la vitesse du moteur augmente par suite d'un accroissement de voltage de la source ::.le courant) sert à diminuer la durée des périodes de court-circuit et de connexion en parallèle des branchements tandis que la durée des périodes de connexion en série sa trouve
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augmentée.
De même rallongement des balais du commutateur (qui se produit lorsque la vitesse du moteur diminue par suite d'une chute de voltage aux bornes de la source) a pour effet d'accroître la durée des périodes de court-circuit et de connexion en parallèle des branchements tandis que la durée des périodes de connexion en série est diminuée.En faisant varier ainsi la durée des périodes de courtcircuit aussi bien que les durées relatives des périodes de connexion en parallèle ou en série des branchements,les valeurs moyennes de la tension,de l'intensité et du wattage de chaque branchement peuvent être maintenues sensiblement constantes, dans des limites largement étendues, malgré les variations de potentiel se produisant aux bornes de la source à courant continu.
Comme les circuits d'éclairage se trouvent périodiquement court-circuités puis connectés en série ou en parallèle les uns avec les autres suivant des combinaisons variées et pendant des longueurs de temps variables, dépendant des variations de tension aux bornes de la source à courant continu,il y aura, naturellement, des fluctuations compensatrices dans les valeurs de la tension,de l'intensité et de l'énergie de chaque branchement pour chaque tour du commutateur, mais l'effet total sera le maintien à une valeur sensiblement constante des caractéristiques moyennes de voltage et de wattage de chaque circuit.
L'invention envisage aussi d'autres modes de réalisation employant le même principe de connecter
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plusieurs circuits à une source :le courant continu à travers un mécanisme interrupteur qui est régléde façon à maintenir à la valeur voulue les caractéristiques de voltage ou de wattage du courant alternatif fourni auxdits circuits. Si par exemple la- tension de la source à ccurant continu laquelle les circuits sont reliés par le mécanisme interrupteur réglable reste constante, en peut faire varier 13 réglage de l'interrupteur indépendamment de la tension aux bornes de cettesource.
Davantage de ce dispo- sitif est que l'on peut,suivant une gamme étendue, exercer un contrôle sur l'énergie fournie à l'entrée des circuits d'éclairage ou autres indépendamment du voltage que l'on peut obtenir aux bornes de la source courant continu à laquelle ces circuits sont reliés.
On peut aussi modifier les dispositions de l'intérupteur, le nombre des circuits et la façon de les connecter à travers l'interrupteur tout en conser- vant la principale caractéristique de l'invention, qui est de régler l'interrupteur pour obtenir le réglage des caractéristiques de tension et d'énergie des courants alternatifs fournis divers circuits connectés au dispositif.
Sur les dessins ci-joints:
La fig. 1 est une élévation latérale d'un mode de réalisation de commutateur qui peut être utilisé pour le réglage des tension de circuits suivant le principe nouveau de l'invention.
La fig. 2 est une coupe du disrcsitif suivant la
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La fige3 est une élévation de la partie tourLiante du commutateur.
La fig. 4 est une coupe du dispositif de la fig. 1 faite suivant la ligne 4-4 et montrant la disposition des balais frottant sur les bagues de l'élément tournant du commutateur. Certaines parties ont été supprimées pour plus de clarté.
La fig. 5 montre en détail le support du moteur entrainant la commutateur.
La fig. 6 est un schéma montrant la façon dont le commutateur est relié d'une part à la source de courant continu et d'autre part aux circuits.
Les figs. de 7 à 18 inclusivement sont des schémas montrant la suite des connexions établies entre les circuits par le commutateur pendant un tour. La longueur des balais du commutateur qui sont reliés à la source de courant continu a été représentée égale à la valeur minima qu'elle peut avoir.
Les figs. de 19 à 30 sont des doubles des figures 7 à 18, sauf en ce qu'ici les balais sont supposés avoir leur étendue maxima.
La fige 31 est un tableau montrant de quelle manière le voltage, l'ampèrage et le wattage de chaque circuit se trouvent varier par la suite des connexions représentées sur les figures 7 à 18.
La fig. 32 est un tableau montant de quelle façon l'allonge,-.lent des balais représenté sur les figures 19 à 30 fait varier la valeur de l'intensité et du wattage des circuits par comparaison avec la fig 31
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La fig. 33 montre une légère modification dans la disposition du circuit représenté sur la fig. .
Un mode de réalisation du commutateur entraîné par un moteur et convenant à cette invention est représenté sur les figures de 1 à p inclusivement.
Le moteur 5 entraine l'arbre 6 du commutateur qui est tourillonné dans des paliers à billes 7 et 8. le palier 7 est contenu dans la carcasse 9 du moteur qui est fixé à l'extrémité supérieure d'un support 10 monté sur le socle 11. Le ralier 8 est enfumé dans le carter 12 d'un support 13 Lianté sur le socle à l'extrémité opposée au support 10.
Un manchon 14 constitué en matière isolante est fixé sur l'arbre 8 contre le palier 8. Trois bagues isolées désignées par 15, 18 et 17 sont partiellement noyées dans ce manchon. Le manchon 14 porte aussi trois segments de collecteur 13, 19 et 20 partiellement noyés et qui sont séparés par des segments isolants 21 interposés entre eux. @n support 22 pour Torte-balais fixe, et 9. travers lequel s'étend le manchon 14, est monté sur le socle 11 entre les trois segments de contact et la bague 15.
Le support 22 soutient deux porte-balais 23 et 24 diamétralement opposés munis de balais 23a et 24a (comparer le figures 1 et 2). Ces balais sont pres- sés contre les segments de ccntact 18,19 et 20 et contre les segments isolants interposés 21 au moyen de dispositifs à ressort convenables 25 faisant partie des porte-balais. Les balais 23a et 24a constituent les balais fixes positif et négatif
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,avec lesquels les balais mobiles 23b et 24b positif et négatif coopèrent comme il sera expliqué plus loin.
Le balais mobile positif 23b (représenté en trait plein sur la fig. 1 et en pointillé sur la fig. 2) est fixé de façon à pouvoir glisser dans un porte-balais 26 fixé sur une bague réglable 27 pou- vant tourner. Le balai- mobile négatif 24b est fixé de même dans un porte-balai 28 fixé à la même ba- gue nais diamétralement opposé au porte-balais 26.
Chacun des balais 23b et 24b est appuyé contre les segments de contact 18,19 et 20 et contre les seg- ments isolants interposés 21 au moen d'un disposi- tif à ressort 29.
La bague de position réglable 27 est supportée de façon à pouvoir tourner par des billes anti- friction 30 interposées entre son bord extérieur et un coussinet 31 l'entourant, les billes sont main- tenues entre deux plateaux latéraux 33 fixés à leur place comme indiqué en 34. La bague 27 est aussi reliée à un régulateur 35 qui peut faire tourner cette bague dans un sens ou dans l'a,utre suivant la façon dont varie la vitesse du moteur 5.
Comme re- présenté, la liaison entre la bague et le régulateur
39 comprend un levier coudé 38 dont l'un des bras/est relié à la bague au moyen d'un joint universel 40
41 et dont l'autre bras/est relié à l'extrémité mobile
42 du régulateur par une pièce 43 qui se déplace entre des paliers à bille 44 à chacune de ses extré-
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préférence pourvus de butées coopérantes 45 et 4 pour limiter dans un sens la rotation de la bague.
En supposant que la vitesse du moteur augmente, la bague 27 tournera dans le sens indiqué par la flèche sur la fig. 2 de façon déplacer les balais mobiles positifs et négatif vars les balais fixes positif et nagétif coopérant avec eux et auxquels ils sont reliés électriquement comme il sera expliqué plus loin. Ce réglage a donc pour résultat une diminution de la longueur ou étendue efficace des dits balais rositifs et négatifs. Une diminution de la vitesse du moteur produit un effet opposé car la bague 27 est alors entraînée de façon 5. écarter les balais positifs et négatif mobiles des balais positif et négatif fixes, ce qui accroit la longueur ou étendue efficace des balais.
Le mouvement tournant de la bague dans le sens oui diminue l'étendue des balais est limité par les butées 45 et 46 qui peuvent être ajustées de fa@on à régler l'étendue minima des balais.
La liaison électrique entre les balais positifs fixe et mobile 23a et 23b comprend deux plateaux conducteurs 47 et 48 fixés sur les côtés opposés du support du porte-balai fixe. Le plateau 47 est du
22 coté du support/opposé au porte-balai 23 auquelledit plateau est électriquement relié par les vis de fixation 49 du pc-te-balai. L'autre plateau 48 est relié électriquement au plateau 47 par la vis de fixation 50 et est aussi en prise avec un contact frottant 51 fixé sur le porte-ba ai 26 du balai mobile
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est prévue entre les balais négatifs fixe et mobile 24a et 24b.
Chacun des segments de collecteur 18,19 et 20 est relié à l'une des bagues 16,16 et 17.' Ces connexions peuvent être faites comme indiqué sur la fig. 3 suivant laquelle le segment 18 est représenté comme relié à la bague 15 par une bande conductrice 52, les autres segments 19 et 20 étant reliés respectivement aux bagues 16 et 17 par les bandes conductrices 53 et 54.
Les bagues 15, 16 et 17 sont respectivement en contact avec les balais 55, 56 et 57 montés dans (les porte-balais convenables 58,59 et 60 munis de dispositifs à ressort 61 puur maintenir les balais contre les bagues, lesdits porte-balais étant également munis de bornes 62,63 et 64.
La façon dont le commutateur est connecté à la source de courant continu et au branchement d'éclairage est représenté schématiquement sur la fig. 6.
Comme cela est montÉé, les deux balais positifs 23a et 23b sont connectés, au moyen du conducteur 66 et du commutateur 67 avec la borne positive 68 et la source de courant continu représentée ici par une batterie 69 et un générateur shunt 70 'qui la charge.'
Les balais négatifs reliés électriquement 24a et 24b sont connectés, au moyen du conducteur 71 et du commutateur 67 avec la borne négative 72 de la source de courant continu. Les segments de collecteur 18,19 et 20 sont reliés respectivement au moyen des conducteurs 52,53 et 54 avec les bagues 16, 16 et 17. Voici maintenant comment sont faites les connexions des
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circuits d'éclairage indiquas par A, B et C.
Une extrémité du circuit A est reliée au segment de collecteur 18 au moyen du conducteur
25 73, de la bague/et du balai 55 et du conducteur 52; l'autre côté du même circuit est relié au segment 19 par le conducteur 74, le balai 5, la bague 16 et le conducteur 53.
Une extrémité du circuit B est reliée au segment 19 par le conducteur 74, le balaies 5, la bague 16 et le conducteur 53; l'autre extrémité est reliée au segment 20 au moyen du conducteur 75, du balai 57, de la bague 17 et du conducteur 54.
Une extrémité du circuit restant 0 est reliée au segment 13 par le conducteur 73, le balai 55, la bague 15 et le conducteur 52; l'autre côté étant relié au segment 20, au moyen du conducteur 75, du balai 57, de la bague 17 et du conducteur 54,
Le moteur 5 qui entraine l'arbre 6 du commuta- teur est aussi relié aux bornes de la source de courant continu par les conducteurs représentés en 5a et 5b sur la fig. 6. Le réglage de la tension est obtenu en ajustant l'étendue des balais positif- et négatif en contact avec les segments de collecteur auxquel les circuits A, B et 0 sont reliés; le fonc- tionnement en sera mixeux expliqué en se reportant aux schémas des figures 7 à 30 et aux tableaux des figures 31 et 32. Pour ces explications, il doit être bien compris-.
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1 / la résistance de chacun des circuits A,B et C est de 5 ohms,
2 / une tension de 10 volts est mise sur les balais positif et négatif par la source de courant continu qui pour éviter les répétitions inutiles n'a été représentée que sur la fig. 7.
3 / l'étendue minima des dits balais positif et négatif est représentéesur les figs. 7 à 18 tandis que l'étendue maxima est représentée sur les figures 19 à 30.
4 /Le signe conventionnel 0 marqué près d'un circuit, et le mot shunt sur les tableaux indique que le circuit correspondant est court-circuité.
5 / le signe conventionnel consistant en une flèche barrée appliqué à un circuit montre que celui-ci est connecté en série avec un des autres qui est identifié par la même marque conventionnelle, la direction du courant étant celle indiquée par la pointe de la flèche.
6 / le signe conventionnel consistant en une flèche simple associée à un circuit indique que ce dernier est ralié en parallèle avec un des autres ou avec les deux.
7 / pour avoir une représentation plus facile, les segments ,18,19 et 20 ont été représentés fixes, tandis que les balais positif et négatif en contact avec eux ont été représentés comme se déplaçant par rapport auxdits segments.
Sur la fig. 7 le balai positif relie les
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segments de collecteur 18 et 19 tandis que le balai négatif est en ccntact avec le segment 20. Aini le circuit A est court-circuité tandis que les circuits B et 0 sont reliés en pa,rallèle l'un'avec l'autre.
Comme cela 6 été indiqué sur la colonne B de la fig. 31, ces couditions restent les mêmes pendant le temps correspondant à 4 d'un.-@ tour ccmplet des balais. (En pratique cela correspondrait à 4 d'un tour complet des segments tournants représentes sur les figures 1 à 6). Il s'ensuit que, comme représente dans les colonnes D et E de la fig. 31, la di "féren- ce de potentiel sur chacun des circuits B et C est de 10 volts ce aui produit un courant de deux ampères et un wattage égal à 80. La position suivante des balais est représentée sur la fige 8. Les connexions 4tablies µ, présent vont persister pendant une durée correspondant à 56 d'un tour complet des balais.
Dans ce cas, les circuits A et B sont reliés en série l'un avec l'autre et en parallèle avec le circuit 0, les changements résultant dans le voltage, l'ampèrage et le wattage des circuits sont indiqués dans les colonnes E et D de la fig. 31.
Les connexions des circuits établies ensuite par les balais pendant qu'ils terminent un tour complet sont clairement indiquées sur les figures 9 à 18 et seront résumées brièvement cernée suit : sur la fig. 9, le circuit B est court-circuits tandis que les circuits A et 0 sont reliés en parallèle l'un avec :.'autre:
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dans la fig. 10 les circuits B et C sont reliés en série l'un avec l'autre et en parallèle avec le circuit A: sur la fig. 11 le circuit C est courtcircuité alors que les circuits A et B sont reliés en parallèle l'un avec ?.'autre; sur la fig. 12 les circuits A et C sont reliés en série l'un avec l'au- tre et en parallèle avec le circuit B :
surla fig.13 le circuit A est de nouveau court-circuité tandis que les circuits B et C sont reliés en parallèle hun avec l'autre: sur la fig. 14 les circuits A et B sont de nouveau reliés en série l'un avec loutre et mis en parallèle avec le circuit 0: sur la fig. 15 le circuit B est de nouveau court-circuité tandis que les circuits A et C sont reliés en parallèle l'un avec l'autre: sur la fig. 16 les circuits B et C sont -de nouveau reliés en série l'un avec l'autre et en parallèle avec le circuit A: sur la fig. 17 le circuit 0 est de nouveau court-circuité tandis que les circuits A et B sont montés en série l'un avec l'autre; sur la fig. 18 les circuits A et 0 sont de nouveau reliés en série l'un avec l'autre et en parallèle avec le circuit B.
La façon dont varient les valeurs du voltage,de l'ampètage et du battage des circuits ainsi que l'étendue de cette variation se font conformément aux combinaisons de connexion indiquées ci-dessus et comme il est inscrit sous les en-têtes appropriés des colonnes D et E de la fig. 31. En examinant les chiffres et indications de ces colonnes en même temps que les figs.
7 à 18, on constatera que pour chaque tour complet des balais , chaque circuit est court-circuité pendant une période de temps totale correspondant
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à 8 ci/un tour des balais. Il est connecte en parallèle pendant une période de temps totale correspondant à 128 et en série pendant .,.ne période de temps totale
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oOl'")resI':-:l':3.- . ;24 . C:'3 un'= ici?c= lC':'(';'..ct5-CG constante de 1C volts e t r:i¯? ':r le? ¯'I.,ßc. 0: COr!!*9 la r?3gtG (.9 de chaque circuit est ¯s chns, il en résulte nue la différence de 0tiel T':i'n sur chaque circuit cera, 0 pour # ; 5 volts pour 2=' et 1C volts pour 1- et nue 'C'.'13-^.j- - variera en cort SG::1.1J¯':?l"'lCe.
Lorsque 1-:;", balais positif et négatif sont r,llcmgés pour atteindra leur étendue maxima, C('llliie O3pr;s5nt6 sur les figs. 19 8. 0, la suite dee r::o:l'3 de connexion reste la r#êr:e que ce?.1; 3.:::Minuà sur le'? figes. 7 Z 1 l.
Hais la durée den périodes de connexion on sri9 de chaque circuit est diminuée tandis que la. dure des périodes de aise en court-circuit et de connexion et¯
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parallèle est à-dentée. Le résultat de ceci par rapport aux Var.'.atins apportées aUE caractéristiques de voltage et de '.:' -r^ - . de cez ci- uiis rs":;or-s 3/une CS':1;arc,iË('ll des tableaux faisant l 'obj#:1; ':1.:.s figs. Il et 32.
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subir des variations i'suviron c j pour 18 variation maxina ds l'étendue des dits balais ps;:
>nis9 par le dispositif de réglage.
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pour atteindre le but Que se r.rcrc-cn la présente invention, l'effet régulateur den circuits
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provenant du réglage de l'étendue des balais est réalisé pour maintenir sensiblement constantes les caractéristiques de voltage et de wattage des circuits et cela dans de grandes limites des variations auxquel- les on peut s'attendre pour le potentiel existant aux bornes de la source de courant continu dans les conditions existantes de service.
Ce résultat est atteint au moyen du régulateur du moteur décrit précédemment qui déplace automatiquement les balais mobiles de façon que la durée des périodes de court-circuit,de mise en série ou en parallèle des circuits, varie en fonction des changements de potentiel de la source de courant continu de façon à maintenir le voltage de chaque circuit à une valeur constante prédéterminée qui peut être sensiblement inférieure ou supérieure à la valeur maxima du voltage de la source à courant continu subissant des fluctuations. On constatera alors que le dispositif régulateur de voltage suivant la présente invention peut agir pour den variations se produisant dans des limites étendues, soit audessus, soit au-dessous du voltage normal de la dite source.
En ce qui conceroe la réalisation matérielle du commutateur, on comprendra que la longueur des segments 18,19 et 20 et des segments isolants interposés 21, aussi bien que le minimum et le maximum d'étendue des balais réglables sont des facteurs variables qui peuvent être déterminés pour s'adapter aux installations dans chaque cas particulier, il est néanmoins important
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que l'étendue minima des balais soit un peu plus grande que l'intervalle entre deux segments adjacents.
On comprendra aussi que dans l'application du principe de cette invention, on puisse faire varier le nombre des segments du commutateur ainsi que celui des circuits contrôlés.
Sur la fig. 33, on a représenta une légère modification dans laquelle des autotransformateurs, représentés en T, T', T", sont respectivement montés dans les circuits d'éclairage A, B et 0 pour élever les voltages des dits circuits par rapport au voltage des balais. On pourrait aussi au lieu des autotrans- formateurs représentés utiliser des transformateurs comprenant un circuit primaire et un circuit secondaire séparésagissant l'un sur ?¯'autre comme d'habitude par un flux magnétique alternatif.
Sur les figs. 7 à 32, on a montré que lorsqu'on utilise une source de courant continu à voltage constant, l'énergie envoyée pouvait être diminuée ou augmentée en raccourcissant ou allongeant l'étendue efficace des balais positif et négatif . On comprend par suite qu'en réglant l'étendue des balais indé- pendamment du voltage existant aux bornes de la source, un contrôle dans des limites étendues puisse être exercé sur l'énergie fournie aux circuits d'éclairage.
Afin de supprimer ou de diminuer les étincelles entre les segments de collecteur et les balais en contact avec eux dans le contrôleur des circuits, lorsqu'il s'agit de courants de grande intensité,
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il a été proposé d'enclore l'ensemble montré fig, 1 dans un carter étanche aux gaz 11a rempli d'air ou de gaz sous une pression convenable.
Dans ce cas, les conducteurs allant à, la batterie au circuit seront reliés par l'intermédiaire de bornes traversant d'une façon étanche le socle 11.
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REVI,P-%IDI CA'f IONS
Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter tous perfectionnements ou toutes modifications qui me paraitraient nécessaires, je revendique cornue ma propriété exclusive et privative:
1 - Réseau électrique de distribution caractérisé par le fait nue plusieurs branchements de distribution sont reliés à une source de courant continu par l'intermédiaire d'un ccmmutateur qui sert à produire dans chacun de ces branchements un courant alternatif, ce commutateur étant réglable pour permettre de déterminer les caractéristiques de voltage et de wattage des divers circuits.
2 - Réseau électrique comme revendiqué en 1 caractérisé par le fait que le commutateur est réglé automatiquement d'après les variations du voltage aux bornes de la source de courant continu et qu'il'sert à maintenir approximativement constantes les caractéristiques de voltage et de wattage des divers circuits.
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