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PERFECTIONNE14NTS,AUX CIRCUITS ELEOTRIQUES.
L'invention se rapporte aux circuits électriques et en particulier à ceux qui comprennent des dispositifs fonctionnant en oourant alternatif alors que l'alimentation se fait au moyen de courant continu*
Dans certains cas d'utilisation tels que les systèmes d'alimenta- tion des lampes à décharge,, par exemple pour les chemins de fer, on peut se servir avantageusement de commutateurs rotatifs entraînés par des moteurs à courant continu pour produire le courant alternatif nécessaire@
Un des objets principaux de la présente invention réside dans des perfectionnements aux systèmes du type mentionné permettant d'obtenir un fonc-
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-tionnement simple et en même temps sûr.
Un autre objet de l'invention consiste dans des perfectionnements aux commutateurs rotatifs.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvel- les de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagent, donnés simplement à titre d'exemples non limitatifs et dans les- quels t
La figure 1 représente une réalisation de l'invention appliquée à un système d'alimentation de lampes d'éclairage à décharge.
La figure 2 représente un oommutateur rotatif qui peut servir à transformer du courant continu en courant alternatif ou inversement.
La figure 3 représente des courbes relatives au fonotionnement du dispositif de la figure 2.
Les figures 4 à 7 représentent des variantes du commutateur de la figure 2.
A la figure 1, on a désigné par 10 le circuit d'alimentation à courant continu et par 11 le circuit de charge à courant alternatif. A ce der- nier sont reliées un certain nombre de lampes à décharge 12 munies chacune d'un dispositif d'amorçage 13.
Chacune des lampes 12 peut être constituée par une enveloppe tu- bulaire pourvue à ses extrémités de deux électrodes 14 et 15 et renfermant une atmosphère constituée par un gaz rare, par exemple de l'argon et une faible quantité d'un métal à l'état de vapeur tel que le mercure. De préférence, la paroi intérieure de l'enveloppe est revêtue d'un matériau fluorescent.
L'amorçage de l'arc 12 exige une tension plus élevée que la ten- sion normale de fonctionnement; les circuits 13 permettent d'obtenir ces tensions Ceux-ci comprennent, dans la forme de réalisation représentée, une self 15 dont une extrémité est reliée à un des conducteurs du circuit à courant alternatif 11 et dont l'autre extrémité est reliée à l'électrode 14 de la lampe 12. La self 16 présente une prise intermédiaire reliée, à travers une self 17, un condensateur 18 et l'électrode 15 de la lampe 12, au second conducteur du circuit à courant alternatif 11. Pendant 1'amorçage, la self 16 fonctionne comme un auto-trans- formateur élévateur et applique une tension élevée entre les électrodes 14 et 15.
Le condensateur 18 améliore le facteur de puissance du dispositif, tandis que la self 17 filtre le courant pendant le fonctionnement normal. Pendant l'amorçage; le circuit constitué par la self 17 et le condensateur 18 est en
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résonance partielle et la tension appliquée entre les électrodes 14 et 15 est égale à la somme vectorielle de celle de la source et de la tension induite par la self 16 par suite du courant en avance de phase passant par la self 17 et le condensateur 18.
Chacun des groupes de lampes 12 est commandé par un interrupteur bipolaire 19 dont un pôle ferme le circuit à courant alternatif et dont l'autre intervient dans le système de contrôle,
Le circuit à courant continu 10 peut être alimenté par une batte- rie 20 ou, dans le cas d'un wagon de chemins de fer, par la génératrice. Le con- duoteur supérieur du circuit 10 est relié, à travers la self de filtrage 21, à une prise médiane du primaire du transformateur 22 dont le secondaire alimente le circuit 11. Les extrémités du primaire sont reliées, à travers deux selfe sa- turables 23 et 24, à un commutateur rotatif 25. Le secondaire du transformateur 22 est pourvu d'un condensateur 26 qui fournit les tensions de commutation.
Le dispositif de production de courant alternatif ou inverter comprend le commutateur 25 entraîné par un moteur à courant continu dont l'ar- mature est désignée par 27 et l'enroulement d'excitation par 28. Celui-ci, en série avec une génératrice régulatrice 29 et une résistance 30 à caractéristique de température négative, est en shunt sur l'armature 27. La génératrice régula- trice 29 comprend une armature et des pièces polaires constituées par des aimants permanents disposés de telle façon que le courant engendré soit en opposition avec le courant d'excitation normal du moteur. La génératrice régulatrioe 29 a pour but d'assurer au moteur 27 une vitesse de rotation constante même lorsque le cou- rant continu d'alimentation varie.
L'arbre sur lequel sont montés le commutateur 25 , le moteur 27 et le régulateur 29, entraîne également un interrupteur centrifuge 31 qui com- mande un relais 32 servant à retarder l'excitation de l'inverter jusqu'au moment cà le moteur atteint sa vitesse normale de fonctionnement. Le moteur 27-28 est alimenté lorsque le relais 33 s'enclenche, la bobine de celui-ci étant commandée par le contact de droite de l'interrupteur 19.
Si on veut allumer une des lampes 12, on ferme l'interrupteur cer- respondant 19 qui complète, d'une part, le circuit comprenamt les lampes, et le secondaire du transformateur 22 et, d'autre part, le circuit du relais 33. On constatera que la résistance 30, à caractéristique de température négative, com- pense les variations de résistance de 1!enroulement d'excitation lorsque le fonotionnement a été suffisamment prolongé pour que l'enroulement atteigne sa
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température normale.
Lorsque le moteur a atteint sa vitesse normale, l'interrupteur centrifuge 31 ferme le circuit d'excitation du relais 32, ce qui a pour effet de fermer le circuit du commutateur 25.
Pour la clarté de la figure, le commutateur 25 a été représenté sous sa forme la plus simple. Il comprend deux segments isolants et deux balais dont un seul est en contact, à un instant quelconque, avec un des segments iso- lants. Il en résulte qu'un courant continu passe par le circuit 10, la self de filtrage 21, une moitié du primaire du transformateur 22, une des selfs satura- bles 23 ou 24, le commutateur 25 et les contacts du relais 32.
Les selfsaturables 23 et 24 servent à augmenter l'inductance du circuit de l'inverter à la fin de la période du passage du courant de manière à contrôler la variation du courant à travers le commutateur tournant. Les selfs 23 et 24 sont prévues de manière à être saturées lorsqu'elles sont traversées par le courant normal. Une diminution du courant traversant la self 23 désature la self 24 et en augmente l'inductance* Il en résulte que le courant traversant la self 24 sera réduit à une valeur relativement faible à la fin de la période de passage du courant par le balais correspondant. Celui-ci n'aura donc à in- terrompre qu'un courant constituant une fraction relativement faible de celui qui a traversé précédemment le commutateur.
Le condensateur de commutation 25 est alternativement chargé et déchargé à travers le secondaire du transformateur 22; son fonctionnement est donc semblable à celui des condensateurs de commutation connus dans la technique*
Le fonctionnement du système se poursuit tant qu'un des inter- rupteurs 19 est fermé. Lorsque tous les Interrupteurs 19 sont ouverts les relais 32 et 33 déclenchent et le moteur 27-28 sharrête.
L'énergie qu'a acquise le moteur se dissipe à travers son en- roulement d'excitation, qui comprend le régulateur 29 et la résistance de limi- tation 30.
Ce système présente donc l'avantage d'empêcher, au début du fonctionnement, le commutateur 25 d'être parcouru par des courants continus importants. En outre, la tension continue appliquée à. l'inverter est supprimée lorsqu'il ne faut plus de courant alternatif* Enfin, le moteur est désexcité de telle façon que l'énergie qui y est accumulée ne peut provoquer une circu- lation du courant à travers le distributeur 25 lorsque sa vitesse est inférieure à la vitesse normale.
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La fig.2 représente une variante de l'inverter, Dans cette réa- lisation, le commutateur rotatif comprend deux paires de balais 18,19 et 20,21, les balais de chaque paire étant en parallèle et reliés aux selfs saturables 16 et 17 respectivement. Le condensateur 15 fournit les tensions de oommutation,
Le commutateur 22 comprend deux segments conducteurs de mêmes dimensions reliés par une bague et un balai au conducteur Inférieur du circuit à courant alternatif 10. Il est entraîné par un moteur 23 commandé par un inter- rupteur 24. Les doux segments conducteurs et la bague du commutateur permettent d'obtenir deux périodes de courant alternatif pour chaque tour du commutateur.
Les quatre balais permettent de régler les recouvrements.
Les selfs saturables 16 et 17 réduisent le courant traversant le dispositif Immédiatement avant et pendant les périodes de commutation. Par suite du recouvrement, chacun des circuits peut être fermé un peu avant l'ou- verture du circuit précédent.
A la fig.3 on a désigné par Il le courant passant par les balais 18 et 19, par exemple, et par I2 le courant passant par les balais 20 et 21.
La partie A-B correspond à l'augmentation lente du courant par suite de la va- leur élevée de la self 16. Au point C, le circuit des balais 20 et 21 est fermé.
Ici encore, entre les instants 0 et D, l'augmentation du courant est lente. De D à E la self se sature et le comrant I2 croît rapidement. Pendant ce temps, le courant Il décroît rapidement. Le courant Il décroît ensuite très lentement @ pendant l'intervale E-F. La courbe E1 représente les variations de la tension aux bornes de la self 16 et des balais 18, 19. Enfin, la courbe E3 représente la tension aux bornes du commutateur 22.
La Fig.4 représente un système équivalent à celui de la Fig.2 mais le commutateur unique a été remplacé par deux commutateurs pourvus chacun de quatre balais. Ces distributeurs donnent le même nombre de périodes de con- duction mais chacune de ces périodes correspond à un certain nombre de segments, ce qui améliore le fonctionnement dans certaines conditions anormales. L'arc correspondant aux segments 27,, 29, 31 et 33 est égal à celui d'un des segments conducteurs de la Fig.2, On constatera que, dans le système de la Fig.4. le condensateur de commutation est branché aux bornes du secondaire du transfor- mateur 12.
Le système de la Fig.S comprend deux distributeurs semblables à ceux de la Fig.4. Deux des balais du commutateur 38 sont reliés au circuit à courant continu 35, l'un étant en série avec une self de filtrage 37, tandis
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que les deux autres balais sont reliés aux selfs saturables 40 et 41 dont le point commun est relié à une des bornes du primaire du transformateur 42. Les balais du commutateur 39 possèdent des connexions semblables.
Dans le système de la Fig.6 on a encore une self de filtrage 48 et deux commutateurs 49 et 60 dont chacun est muni de deux paires de segments conducteurs et de six balais dont trois sont reliés au circuit à courant continu et trois au circuit à courant alternatif. Les six balaie sont répartis également le long de la circonférence. Les selfs 67 à 59 sont saturables. Le reste de la figure se comprendra aisément. On constatera que chacun des balais de chaque commutateur livre passage au courant pendant un temps correspondant à 120 élec- triques du courant alternatif du circuit 47.
Une deanière variante est représentée à la Fig.7 où l'énergie est transmise entre le circuit à courant continu 62 et le circuit à courant anternatif 63. Ce système comprend deux distributeurs 64 et 65 pourvus chacun de douze segments conducteurs répartis en deux groupes et un troisième distri- buteur 66 pourvu de huit segments conducteurs répartis en deux groupes. Pour la clarté de la figure, on a représenté en traits pleins les circuits correspon- dant à un des groupes et en traits interrompus ceux qui correspondent à l'autre groupe. Chacun des commutateurs 64 à 66 est pourvu de six balais, ceux des com- mutateurs 64 et 66 étant tous reliés au circuit à courant continu 62.
Dans le commutateur 66 les balais diamétralement opposés sont reliés entre eux et à une des bornes de selfs saturables 67, 68, 69 respectivement dont l'autre borne ast reliée au primaire du transformateur, le secondaire 71 étant relié au air- cuit à courant alternatif 63.
Les différents dispositifs qui viennent d'être décrits peuvent également être employés dans des systèmes destinés à transférer de l'énergie à un circuit à courant continu à partir d'un circuit à courant alternatif. Dans ce cas on peut faire entraîner le ou les commutateurs par un moteur synchrone ali- menté par le courant alternatif du circuit d'alimentation.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisai tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'insention.