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Perfeotionnements aux circuits d'excitation d'appareils électro-magnétiques.
Dans tout appareil électro-magnétique, lorsque l'on applique une différence de potentiel aux bornes du circuit d'excitation, le flux magnétique n'atteint pas instantanément sa valeur maximum.
Celle-ci n'est obtenue qu'au bout d'un certain temps (théoriquement infini). De plus, la vitesse
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d'accroissement du flux est plus ou moins rapide, elle dépend de plusieurs facteurs: réluctance, self, résis- tance du circuit d'excitation, forme de la tension appli- quée, etc...
Si l'on considère un circuit magnétique comportant un bobinage alimenté par du courant continu, théorique- ment, le flux maximum. (\) n'est engendré qu'au, bout d'un temps infini après l'établissement du courant dans le bobinage et la valeur de ce flux finalµ/ dépend du produit, n.i du nombre de spires.!! par l'intensité du courant qui n'atteint elle-même la valeur maximum i qu'au bout d'un temps infini.
Si le courant i est remplacé par un autre courant i',et le bobinage à n spires par un bobinage à n' spires, de telle sorte que n.i = n'.i' on aura, au bout d'un temps infini après l'établissement du courant, le même flux final Toutefois le temps d'établissement d'une fraction déterminée du flux finale sera en raison inverse de la puissance électrique absorbée dans le bobinage; autrement dit, plus la puissance électrique d'excitation pendant le temps d'établissement du flux est grande, plus la crois- sance du flux est rapide.
Dans les circuits magnétiques importants le temps d'établissement de la presque totalité du flux peut atteindre plusieurs secondes, ce qui entraîne des incon- vénients dans de nombreux cas pratiques.
D'autre part, si l'on considère un circuit magné- tique déterminé la puissance électrique nécessaire pour maintenir constant un flux magnétique donné, une fois ce flux créé, peut être d'autant plus faible que le bobi- nage d'excitation est plus volumineux.
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Dans certaines applications,, il est utile que, d'une part, le flux magnétique s'établisse très rapidement et que d'autre part, la puissance d'excitation fournie en régime permanent soit aussi faible que possible.
La présente invention permet d'obtenir ce double résultat et comprend, dans son principe, la mise en jeu d'une grande puissance d'excitation au moment de l'éta- blissement du flux,magnétique, puis la réduction de la puissance absorbée par l'exoitation dès que le flux magnétique cherché est atteint. Cette réduction de la puissance initiale d'excitation peut être considérable ; elle n'est limitée que par les dimensions imposées au bobinage d'excitation.
On peut imaginer plusieurs façons de mettre en oeu- vre cette méthode générale et cela d'une façon automatique, par exemple en faisant agir le flux magnétique créé sur des organes contrôlant le ou les circuits d'excitation ou encore en utilisant une minuterie, un disjoncteur thermique ou tous autres moyens appropriés.
Un premier dispositif très avantageux, car facile à exécuter pratiquement, comporte une combinaison de bobinages d'excitation multiples dont les uns servent principalement au maintien du flux minimum nécessaire, tandis que les autres, utilisés seulement à la mise en service pour la croissance rapide du flux sont ensuite mis hors circuit, de préférence par des moyens automatiques.
Ainsi , on peut munir le circuit magnétique de deux bobinages d'excitation dont l'un réservé à l'éta- blissement du flux est composé d'un petit nombre de spires absorbant une puissance électrique relativement grande, tandis que le deuxième bobinage est composé d'un grand nombre de spires absorbant une puissance électrique rela-
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tivement faible . Ces deux bobinages sont mis en circuit simultanément et en parallèle. Le flux dont on a besoin est obtenu très rapidement par l'action du premier bobi- nage. A ce flux, vient s'ajouter, engendré par le deuxième bobinage, un flux dont l'accroissement est lent. Lorsque ce deuxième flux a atteint la valeur dont on a besoin, le circuit du premier bobinage est coupé par un moyen approprié, le second bobinage assurant alors seul l'en- tretien du flux voulu.
Selon une variante du dispositif, le circuit magnétique est muni de plusieurs bobines d'excitation semblables qui sont d'abord branchées en parallèle, au mo- ment de la mise en circuit de l'appareil et, au bout d'un certain temps, sont branchées en série par un moyen appro- prié.
Selon une autre variante, le circuit magnétique comporte une bobine d'excitation simple, alimentée par une source de courant à tension variable. Au moment de la mise en circuit de la bobine d'excitation, cette tension a une valeur élevée que l'on réduit au bout d'un certain temps par un moyen convenable.
Les fig. 1 à 4 du dessin annexé représentent schématiquement, à titre d'exemple, et en principe seule- ment, quelques modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement une réalisation d'un dispositif d'excitation d'un circuit magnétique à dou- ble bobinage. Sur cette fig.,l représente le circuit ma- gnétique, 2 celui des deux bobinages qui sert à l'établis- sement rapide du flux (ce bobinage comporte un nombre relativement faible de spires et absorbe une puissance électrique relativement grande).
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Ce bobinage est relié à la source de courant 3 par l'intermédiaire d'un disjoncteur dont le contact mobile 6 est maintenu appuyé sur le contact fixe 4 par l'action d'un ressort 13, quand l'armature 7 portant le contact mobile 6 n'est pas attirée par le noyau 5. Ce noyau peut être excité par une petite bobine 12 en série avec le deuxième bobinage 11 du circuit magnétique 1, bobinage qui sert à l'entretien du flux quand le circuit du bobi- nage 2 est ooupé.
Lorsqu'on ferme l'interrupteur 10, on met sous tension les deux bobinages d'excitation 2 et 11. Le courant, qui parcourt le bobinage 11 et la petite bobine 12 du dis- joncteur croît lentement, de telle sorte que l'armature 7 n'est pas attirée tout de suite. Le contact 6 reste donc appuyé sur le contact 4 et le bobinage 2 est parcouru par un courant émis par la source 3.
Etant donné les caractéristiques du bobinage 2, ce courant croît très rapidement et orée ainsi dans le circuit magnétique un flux qui atteint très rapidement la valeur minimum dont on a besoin pour l'application envisa- gée dudit circuit magnétique. Au bout d'un certain temps le courant qui parcourt le bobinage 11 et l'enroulement du disjoncteur 12 atteint une certaine valeur 1 pour laquelle le flux engendré par le bobinage 11 atteint aussi la valeur minimum sus-indiquée. La force du ressort 13 est telle que, lorsque le courant qui parcourt l'enroulement du disjoncteur 12 atteint cette valeur i, l'armature 7 est attirée par le noyau 5, ce qui provoque l'éloignement des contacts 6 et 4 et la mise hors circuit du bobinage 2.
L'excitation du circuit magnétique 1 est alors maintenue seulement par le bobinage 11 qui absorbe une
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puissance électrique relativement faible tout en assurant le flux minimum voulu.
Lorsqu'on ouvre l'interrupteur 10 le courant par- courant les bobinages 11 et 12 est coupé, l'armature du disjoncteur est rappelée par le ressort 13 et le contact 6 s'appuie à nouveau sur le contact 4. Le bobinage 2 est prét à exciter à nouveau le circuit magnétique 1 lorsqu'on fermera l'interrupteur 10.
Dans le mode de réalisation de la fig. 2, le disjoncteur qui coupe le courant du bobinage 2 servant à l'établissement rapide du flux est influencé par une dé- rivation du flux principal parcourant le circuit magnétique 1.
On conçoit aisément que l'on peut déterminer la force du ressort 13 de rappel de l'armature 7 pour que cette armature ne soit attirée par l'épanouissement 15 que lorsque le flux résultant des actions des bobinages 2 et 11 aura atteint une valeur suffisante pour que le flux engendré par le bobinage 11 aie la valeur minimum dont on a besoin.
La fig. 3 montre une variante du dispositif précédent dans laquelle le disjoncteur est influencé par un flux de fuite du circuit magnétique 1.
On peut concevoir aussi des dispositifs dans lesquels le circuit du bobinage servant à l'établissement rapide du flux est coupé au bout d'un certain temps t par un interrupteur commandé par tout dispositif connu fonctionnant automatiquement au bout d'un certain temps réglable,tel que relais à temps, minuterie, dispositif basé sur réchauffement d'une lame bi-métallique etc...
Le temps t est le temps nécessaire pour que le courant traversant le bobinage 11 atteigne l'intensité correspondant
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au flux minimum cherohé.
La fi g. 4 représente schématiquement, à titre d'exemple, un mode d'exécution particulier d'un tel dis- positif, comportant un relais à temps dont le circuit magnétique 16 est excité par un enroulement 17 alimenté par exemple par une dérivation de la source de courant 3, lorsqu'on ferme l'interrupteur 10. Le circuit magnétique 16 et l'enroulement 17 sont établis de telle sorte que le flux créé dans ce circuit 16 atteigne seulement au bout du temps t la valeur nécessaire pour attirer l'arma- ture 18 et rompre le contact entre les plots 4 et 6, ce qui a pour effet de couper le circuit du bobinage 2 servant à l'établissement rapide du flux dans le circuit magnétique I.
Une application très importante de la présente invention comprend les appareils répétiteurs des signaux de la voie sur les locomotives et automotrices,appareils qui fonctionnent par induction entre un émetteur de flux magnétique placé sur la voie et un récepteur de ce flux agencé sur ces véhicules.
Les émetteurs de flux magnétique étant en géné- ral alimentés par des piles, il importe que la puissance électrique qu'ils absorbent soit aussi faible que possible, mais d'autre part il importe que le flux s'y établisse très rapidement pour que leur excitation corresponde sans retard à la position du signal qu'ils doivent répéter.
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