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Régulateur électrique.
L'invention concerne les régulateurs électriques qui comportent dans un champ magnétique une bobine électri- que ou un système de fils électriques analogue, se déplaçant dans le champ quand il est excité par un courant électrique.
Elle a pour but de procurer un régulateur de ce genre, dont la bobine ou le système de fils puisse se déplacer sous l'ac- tion d'un faible courant et qui soit ainsi très sensible. A cet effet on applique à la bobine ou au système de fils deux tensions agissant en sens inverses, dont une est prise à une source de courant électrique capable de conserver une tension constante pendant le fonctionnement du système, tandis que l'autre tension est transmise par une commande électrique dé- pendant du dispositif soumis au réglage.
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Le système de fils peut être constitué par une seule bobine qui normalement est maintenue en équilibre dans le champ magnétique et qui ne se déplace dans le champ que lorsque les tensions ne se compensent pas mutuellement. Au lieu de cette bobine unique on peut employer deux bobines auxquelles sont appliquées des tensions opposées.
Avantageusement, le système de fils est disposé dans un entrefer ne contenant pas de fer. Il en résulte qu'il suffit d'une faible intensité de courant pour déplacer la bobine et que le régulateur est très sensible. En outre, le mouvement de la bobine n'est pas gêné par l'inertie des masses.
Le régulateur peut être employé pour commander dif- férents dispositifs, par exemple pour régler la tension d'une batterie d'accumulateurs au moyen d'un réducteur-ad- joncteur d'éléments ou pour régler la tension d'un appareil servant à régler la vitesse de rotation d'un moteur à air com- primé, d'une machine à vapeur ou d'une turbine hydraulique, et le régulateur peut être exécuté de manière que le fonc- tionnement de ces dispositifs soit réglé de manière continue ou par intermittences.
On décrira ci-après l'invention appliquée à diffé- rents dispositifs qui conviennent tout spécialement pour faire comprendre le système et son emploi. Dans les dessins annexés:
Fig. 1 est une vue schématique représentant un ré- gulateur qui commande le fonctionnement d'un moteur électri- que,
Fig. 2 est une vue schématique analogue d'un sys- tème servant à régler la tension d'une génératrice sous des charges variables, et
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Fig. 3 est une vue schématique analogue d'un sys- téme servant à régler le courant amené à un moteur à courant continu, et qui empêche une surcharge, par exemple lors du démarrage du moteur.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur la fig.l, le régulateur est constitué par un aimant permanent ou un électroaimant à intensité de champ constante, qui est désigné par la référence N-S. Dans le champ de l'aimant se meut un sys- téme de fils électriques qui est représenté sous la forme d'une bobine unique 1 fixée sur un arbre 2. Aux extrémités de la bobine sont appliquées des tensions opposées l'une à l'au- tre. Quand le fonctionnement est régulier ces tensions sont égales entre elles. Une extrémité de la bobine est connectée à une bague 3 fixée sur l'arbre 2 et isolée, sur laquelle frot- te un ressort de contact 4 connecté à un potentiomètre 5 qui est raccordé à une source de courant électrique, par exemple à une batterie d'accumulateurs.
Le curseur 10 du potentiomètre est raccordé à une dynamo-tachymétrique 8 dont la tension est proportionnelle à la vitesse de rotation, et cette dynamo est connectée à un bras de contact 7 qui frotte sur une bague 6 fixée sur l'arbre 2 et isolée, qui est reliéà l'autre extré- mité de la bobine 1. L'enroulement d'excitation 17 de la dy- namo est alimenté par une source de courant à tension cons- tante.
Le potentiomètre et la dynamo 8 appliquent à la bobine des tensions opposées et, quand le fonctionnement est régulier,c'est-à-dire tant que le système est en équilibre, ces tensions sont égales entre elles, de sorte qu'aucun cou- rant ne circule dans la bobine. Toutefois, si la vitesse de la dynamo s'écarte de la vitesse prescrite, la bobine 1 est excitée et tourne autour de l'axe de l'arbre 2. La bobine est
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mobile dans un entrefer sans fer à l'intérieur et de ce fait elle est sensible à des courants très faibles et son mouvement n'est point gêné par l'inertie des masses.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur la Fig.l le régulateur sert à régler le fonctionnement d'un moteur électrique 9 à enroulement d'excitation, et il est utilisé pour maintenir constante la vitesse de rotation de ce moteur électrique. L'induit du moteur électrique est relié rigide- ment à l'induit de la dynamo 8, comme l'indiquent les deux arbres communs 50. L'enroulement d'excitation 16 du moteur électrique est connecté à une source d'électricité, par exemple à une batterie d'accumulateurs 13, et à un contact 15 frottant sur une bague 14 fixée sur l'arbre 2 et isolée.
La bague 14 est connectée à un curseur 11 qui frotte sur un potentiomètre fixe 12 dont l'enroulement résistant est raccor- dé aux bornes de la batterie d'accumulateurs 13. Par suite, le courant amené à l'enroulement d'excitation 16 dépend de la position du bras de contact sur l'enroulement résistant' du potentiomètre 12.
On utilise ce montage de la manière suivante:
On règle la position du curseur 10 du potentio- mètre 5 sur la résistance de celui-ci de façon que la ten- sion transmise par la batterie d'accumulateurs du potentio- mètre 5 à la bague 3 connectée à la bobine 1 soit égale à la tension qui est développée par la dynamo tournant à la vitesse voulue. Par conséquent, tant que le moteur électri- que tourne à cette vitesse voulue, aucun courant ne circule dans la bobine 1. Toutefois, si pour une raison quelconque le moteur électrique change sa vitesse de rotation, la tension développée par la dynamo 8 change et de ce fait la bobine 1 est excitée. par suite, la bobine tourne avec son arbre 2
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et le curseur 11 se déplace dans l'un ou l'autre sens sur le potentiomètre 12.
De ce fait le courant envoyé par la batterie 13 à l'enroulement d'excitation 16 et la vitesse de rotation du moteur électrique varient jusqu'à ce que la vi- tesse normale soit rétablie. Puis l'excitation de la bobine cesse. La bobine 1 et le curseur 11 demeurent dans la nouvel- le position jusqu'à un moment où un nouveau réglage deviendra nécessaire.
La fig. 2 montre le régulateur en relation avec une génératrice triphasée dont il faut régler la tension sous une charge variable.
Les phases de la génératrice et l'enroulement in- ducteur de celle-ci sont désignées respectivement par les références 18 et 19. L'enroulement inducteur est alimenté par une dynamo à courant continu 20 dont l'enroulement d'excita- tion 31 est alimenté par une source d'électricité, par exemple une batterie d'accumulateurs 29. Le circuit de l'enroulement d'excitation comprend une résistance 30, réglable à la main, et une seconde résistance réglable 28. A l'aide des résistan- ces 30 et 28, on règle le courant envoyé à l'enroulement d'excitation 31 et, partant, la tension de la dynamo 20 et le courant envoyé à l'enroulement inducteur 19 de la génératrice triphasée.
Le régulateur comporte un dispositif pour la produc- tion d'un champ magnétique constant-qui est désigné par la référence N-S- et une bobine 23 disposée sur un arbre 51 et tournant dans le champ magnétique. L'arbre est relié à un con- tact curseur 27 qui porte sur la résistance 28. Bur la fig.2 l'arbre 51 est représenté schématiquement. Il est en fait dis- posé de manière que la bobine puisse tourner dans le champ magnétique. La bobine est excitée au moyen de deux sources de
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courant électrique, savoir primo par un potentiomètre 21 à curseur 22, qui est intercalé dans un circuit électrique com- prenant par exemple une batterie d'accumulateurs, et secundo, par un transformateur 24 dont la bobine primaire est branchée sur deux phases de la génératrice 18, 19.
La bobine secondai- re du transformateur 24 est connectée à un redresseur 26 qui est dans le même circuit que la bobine 23 et le potentiomètre 21, 22. Les tensions du redresseur et du potentiomètre agis- sent sur la bobine du régulateur en sens inverses.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante:
On règle le potentiomètre 21, 22 de façon que la tension transmise à la bobine 23 soit égale à celle du re- dresseur 26 et qu'aucun courant ne circule dans la bobine.
Si la charge de la génératrice 18,19 change, la différence de potentiel entre les deux phases et la tension du redres- seur diminuent ou augmentent. Par suite, le redresseur 26 et le potentiomètre 21, 22 ne sont plus en équilibre et un cou- rant circule dans la bobine 23. La bobine tourne et cette rotation est transmise au contact curseur 27, qui change la résistance 28 et le courant alimentant l'enroulement d'excita- tion 31. De ce fait l'alimentation de l'enroulement inducteur 19 de la génératrice triphasée change jusqu'à ce que la ten- sion du courant circulant dans les phases 18 redevienne nor- male.
Bien que dans le système de la fig. 2 la tension de la génératrice 18, 19 soit réglée en faisant varier l'alimen- tation de l'enroulement inducteur 19, l'invention n'est point limitée au mode de réglage représenté sur le dessin. Par exemple, on peut régler la tension en faisant varier la vi- tesse de rotation du moteur entratnant la génératrice. En ce cas on intercale entre la bobine 23 et Les éléments y reliés, d'une part, et le moteur, d'autre part, des dispositifs de réglage appropriés.
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La fig.3 montre l'application du régulateur en re- lation avec un moteur à courant continu, dans le but d'empê- cher une surcharge de l'induit, par exemple quand on fait démarrer le moteur ou qu'on le surcharge.
, Le moteur à courant continu est constitué par un induit 32 et un enroulement d'excitation 52 alimenté par une batterie d'accumulateurs 33. A l'induit 32 on envoie du cou- rant d'une source de courant alternatif U1 par un redresseur 34 à remplissage gazeux, muni d'une grille 53. Le circuit anodique du redresseur comprend une résistance 40. La ten- sion du courant transmis du redresseur à l'induit 32 est réglée par un réglage de la tension appliquée à la grille 53.
Avantageusement, la phase de cette tension est décalée de 90 par rapport à la phase de l'anode. La tension est fournie au montage par une source de courant alternatif 54 par l'inter- médiaire d'un transformateur U2. Pour le réglage de la ten- sion de l'anode du redresseur 34, on applique à la grille, en plus de la tension transmise par le transformateur U2, une ten- sion continue, et à cet effet on connecte à la grille 53 un potentiomètre U3 raccordé à une batterie d'accumulateurs et réglable à la main et on connecte en outre à la grille un potentiomètre U4 dont le bras de contact 56 frotte sur une résistance 36 et sur un segment 43. Normalement, le bras de contact 56 demeure sur le segment 43 et ne se pose sur la résistance 36 que lorsque le courant amené au moteur électri- que 32 dépasse le maximum voulu.
Le potentiomètre U3 peut être réglé à la main., tandis que le potentiomètre U4 est commandé par le régulateur conforme à l'invention.
Ce régulateur est constitué par un aimant à champ constant N-S et une bobine 38. Cette bobine est montée sur un arbre indiqué schématiquement en 55 et portant le contact
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frotteur 56. Quand la bobine 38 tourne dans le champ N-S, le contact frotteur passe du segment 43 à la résistance 36 ou vice versa. La bobine 38 est intercalée dans un circuit élec- trique à potentiomètre 39, 41 et résistance 40. Le potentio- mètre 39, 41 applique une des tensions à la bobine, tandis que la différence de potentiel aux extrémités de la résis- tance 40 fournit l'autre tension qui s'oppose à la tension du potentiomètre 39, 41.
On utilise le dispositif de la manière suivante:
On amène le bras de contact 56 sur le segment 43 et on règle la position du bras de contact du potentiomètre U3 de manière que le courant maximum admissible puisse circuler dans l'induit sans que la bobine 38 soit excitée et tourne dans le sens suivant lequel le bras de contact 56 passe du segment 43 à la résistance 36. Ce courant engendre aux extré- mités de la résistance 40 une différence de potentiel qui s'oppose à la tension prise au potentiomètre 39, 41, si bien que le courant circulant dans la bobine 38 soit est nul, soit tend à déplacer le bras de contact 56 en sens inverse des aiguilles d'une montre et à lui faire quitter la résistance 36.
Si alors le courant circulant dans l'induit s'élève au- dessus du maximum admissible, la différence de potentiel aux, extrémités de la résistance 40 augmente et la bobine 38 est excitée, de sorte qu'elle fait tourner le bras de contact 56 dans le sens des aiguilles d'une montre. De ce fait la ten- sion transmise de la batterie d'accumulateurs 42 à la grille 53 varie de manière que la phase d'amorçage du redresseur 34 se décale et qu'ainsi le courant traversant le redresseur soit maintenu en-dessous du maximum voulu.
Dans la description de l'invention on s'en réfère à différents montages comprenant le nouveau régulateur. Tou- tefois, l'invention n'est point limitée aux exemples d'exé-
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oution représentés sur les dessins et le régulateur peut être utilisé en relation avec d'autres dispositifs où il faut régler des grandeurs quelconques.
Une caractéristique importante de l'invention ré- side en ce que le système peut être réglé à la main de ma- nière que le réglage ou toute autre commande puisse s'effec- tuer dans des conditions déterminées. Le régulateur peut être employé pour agir sur un organe de réglage directement ou indirectement, par l'intermédiaire de transmissions élec- triques ou mécaniques. La disposition générale et les détails de la construction du régulateur peuvent être adaptés aux exigences du système à commander.
REVENDICATIONS. l.- Régulateur électrique automatique pour des grandeurs à régler quelconques, dans lequel l'impulsion régu- latrice est déterminée par la position effective d'un système de fils (bobine tournante) se déplaçant dans un champ magné- tique, caractérisé en ce que la position effective du système de fils est déterminée par les effets opposés de deux ten- sions y appliquées, dont l'une est produite indirectement ou directement par une commande électrique dépendant de la grandeur à régler.