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Dispositif électromagnétique de réglage de la tension pour dynamos, notamment dans les installations électriques de véhicules.
L'invention concerne un dispositif de réglage de la tension pour dynamos, notamment pour dynamos d'installations électriques de véhicules, dans lequel le réglage de la tension est produit par variation du courant d'excitation de la dynamo à l'aide de contacts commandés par un électroaimant.
En série avec l'enroulement d'excitation de la dynamo est montée généralement une résistance qui est alternativement court-circuitée et mise en circuit au cours du réglage de la tension produit par les contacts du régulateur électromagnétique.
On sait que les contacts du régulateur, qui commandent le courant d'excitation de la dynamo, subissent certaines solli- citations qui diffèrent selon la vitesse de rotation de la dynamo.
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Aux faibles vitesses de rotation, les phénomènes d'arc électri- que connus se manifestent souvent sur les contacts. Les arcs électriques attaquent le métal des contacts dans une mesure plus ou moins prononcée. D'autre part, aux vitesses de rotation élevées, on a affaire à un cheminement par suite duquel, avec les métaux de contact connus, le métal du contact positif (anode) se rend sur le contact négatif (cathode).
Tant que le courant d'excitation de la dynamo demeure dans des limites déterminées, on peut ramener à un niveau suppor- table, par des moyens connus, les altérations subies par les con- tacts par suite des chémo@ènes précités. C'est ainsi qu'il est connu de monter en parallèle avec les contacts un condensateur qui sert notamment à empêcher dans la mesure du possible la for- ;nation d'arcs electriques. Pour d'autres montages, il est connu, en échange d'établir les contacts eux-mêmes en matières appro- priées. A cet effet on choisit pour un des contacts un métal noble comme par exemple l'argent et on établit l'autre contact en un r,iétal dur à point de fusion élevé, par exemple en tungstène.
De préférence, le contact en métal noble sert d'anode, le contact en tungstène de cathode, Enfin, il est aussi connu de brancher en parallèle avec l'enroulement d'excitation de la dynamo une résistance qui sert de résistance dite d'amortissement et qui contribue à empêcher la formation d'étincelles.
Or ces mesures connues, prises séparément, ne suffisent plus quand on veut commander à l'aide du même dispositif à régu- lateur simple des courants d'excitation relativement intenses.
L'intensité du courant d'excitation est liée entre autres à la grandeur de construction de la dynamo, au choix des dimensions de l'enroulement d'excitation et à la vitesse de rota- tion de la dynamo.A égalité de courants d'excitation, une dynamo de plus petit diamètre ne fournit la même puissance que lorsqu'elle a une vitesse de rotation plus élevée que celle d'une dynamo de
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plus grand diamètre. Par suite, quand on veut qu'une petite dynamo fournisse la puissance d'une grande vitesse de rotation égale, il faut augmenter le courant d'excitation.
Or le but poursuivi dans la technique est d'atteindre la pleine puissance de la dynamo pour des vitesses de rotation aussi peu élevées que possible tout en donnant à la dynamo, pour des raisons d'économie de poids, de place et de matière, les plus petites dimensions possible.
Ces raisons, ainsi que par exemple aussi le fait de remplacer les enroulements en cuivre par des enroulements en aluminium, obligent de commander des courants d'excitation notablement plus intenses que jusqu'à présent. Pour atteindre ce but par des moyens connus, on munissait jusqu'ici la dynamo par exemple de deux enroulements d'excitation et on commandait le courant d'excitation simultanément à l'aide de deux régulateurs. Cette mesure augmente le coût de l'installation, et la dépense en ma- tière pour la dynamo et le dispositif de réglage, ainsi que le poids de l'installation, deviennent plus grands qu'avec des dynamos à régulateur simple.
Toutefois, il n'était guère possible, jusqu'à présent, de régir à l'aide d'un régulateur simple des courants d'excita- tion relativement intenses. Malgré les mesures connues précitées, bien au contraire, le cheminement de métal par exemple, s'y produisait déjà après une très courte durée de fonctionnement dans une mesure telle que cela. rendait impossible le réglage de la tension. Il se formait notamment très vite, sur le contact néga- tif, des pointes d'aiguille prononcées par lesquelles le régula- teur était mis hors service.
L'invention a pour but de procurer un dispositif durable pour le réglage automatique de la tension, avec lequel on puisse commander à l'aide d'un régulateur électromagnétique simple des courants d'excitation intenses. Suivant l'invention, on atteint ce but par la combinaison des facteurs suivants connus en soi:
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a) en série avec 1'enroulement d'excitation de la dynamo est montée la résistance alternativement court-circuitée et mise hors circuit par les contacts du régulateur; b) en parallèle avec les contacts du régulateur est monté un condensateur; c) un des contacts du régulateur est fait en un métal noble tel que l'argent, le platine ou un métal analogue, tandis que le contact opposé est établi en un métal dur de la série du tungstène ou un métal analogue;
d) on règle l'entrefer entre le noyau magnétique de l'électroaimant et l'armature de l'électroaimant,retenue par une force de reppel (ressort), de telle manière qu'à l'instant où la tension de réglage est atteinte (ouverture des contacts), la force d'attraction de l'électroaimant tende à augmenter plus que la force de rappel au fur et à mesure que l'entrefer diminue.
L'établissement d'un long trajet des contacts l'un par rapport à l'autre, selon d), est également connu en soi. Tout électroaimant donne pour chaque tension vers laquelle on veut faire tendre le réglage, une courbe de force magnétique détermi- née ressemblant à une hyperpole, si l'on porte dans un système de coordonnées la force d'attraction de l'électroaimant en fonc- tion de l'entrefer entre le noyau magnétique et l'armature.
En employant force antagoniste un ressort rappelant l'armature en arrière, on choisit ce ressort de manière que sa courbe de force élastique, qui dans le système de coordonnées susmentionné a une allure inclinée sensiblement rectiligne, soit tangente à la courbe de la force magnétique. Puis on établit l'entrefer définitivement de façon que le régulateur fonctionne sensible- ment au point de tangence.
A cette mesure, désignée sous le nom de "compensation", on n'attachait guère jusqu'à présent de grande importance au point de vue d'un réglage précis, c'est-à-dire qu'on admettait ')des tolérances tant dans le sens d'un plus grand que d'un plus
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petit entrefer. Si l'on règle l'entrefer à une distance plus grande que celle qui correspond au point de tangence, la force du ressort au début de l'ouverture des contacts, après un réglage approprié nécessaire, tendra à croitre plus notablement que la force magnétique, de sorte qu'on n'obtiendra pas un trajet suffi- samment long des contacts. Or on a constaté qu'en dehors des mesures citées en a) à c), la mesure expliquée en d) est elle aussi nécessaire pour atteindre le but de l'invention.
On prend cette mesure en réglant l'entrefer à une distance tout au plus égale, mais de préférence inférieure, à celle correspondant au point de tangence entre les courbes de la force magnétique et de la force du ressort. Ceci assure qu'à l'instant où la tension de réglage est atteinte, c'est-à-dire où la force d'attraction de l'électroaimant suffit à ouvrir les contacts à l'encontre de la force du ressort retenant les contacts, la force magnétique tende à croitre plus notablement que la force du ressort au fur et à mesure que l'entrefer diminue. Autrement dit, en ce point, la courbe de la force magnétique monte plus que la courbe de la force du ressort, dans le sens des entrefers décroissants.
L'ouverture des contacts a pour effet de mettre en circuit la. résistance montée en série avec l'enroulement d'excitation de la dynamo, de sorte que la tension de la dynamo baisse ensuite et l'électroaimant relâche l'armature.
On peut aussi obtenir le résultat, réalisé par le ré- glage précité de l'entrefer, en faisant intervenir après l'ou- verture des contacts un enroulement magnétique supplémentaire qui seconde la bobine en dérivation de l'électroaimant. Un autre moyen de réaliser un trajet suffisamment long des contacts con- siste à établir un entrefer relativement petit, de manière que la force magnétique dépasse notablement la force du ressort à l'instant de l'ouverture des contacts, et à limiter le trajet des contacts à l'aide d'une butée contre laquelle l'armature bute et d'où elle rebondit, de sorte que les contacts se referment.
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Il s'est avéré qu'en combinant ensemble toutes les me- sures citées on arrive à régir à l'aide d'un régulateur électro- magnétique simple des courants d'excitation intenses sans qu'il se produise d'une part une forte usure aux contacts sous l'effet d'arcs électriques et, d'autre part, un cheminement du métal sous forme de pointes.
Il est avantageux aussi d'accorder l'un sur l'autre d'une manière déterminée, à l'avenant du choix des métaux pour les contacts, la résistance mentionnée en a), qui doit être mise en circuit en série avec l'enroulement d'excitation de la dynamo, et le condensateur cité en b) qui est branché en parallèle avec les contacts du régulateur. On détermine par tâtonnement les grandeurs électriques de ces deux éléments.
On obtient encore une autre amélioration du montage en branchant de @anière connue en soi une résistance en parallèle avec l'enroulement d'excitation de la dynamo. Avantageusement, on accorde aussi la grandeur de cette résistance sur celles de la résistance en série et du condensateur.
Le dessin annexé représente un exemple d'exécution de l'invention, montrant un régulateur électromagnétique de tension intercalé dans une installation de production de courant élec- trique.
Sur le dessin, 1 est l'induit d'une dynamo et, 2 l'en- roulement d'excitation de celle-ci. Le pôle positif de la dynamo est relié par un interrupteur automatique 5 à des consommateurs de courant tels qu'une batterie d'accumulateurs 4 et des lampes 5. Le pôle négatif de la dynamo ainsi que les consommateurs sont raccordés d'autre part à la "masse".
Le noyau 6 d'un électroaimant, adapté sur une équerre magnétique 7, porte un enroulement en dérivation 8. Cet enrou- lement 8 est connecté à une de ses extrémités, par le noyau 6 et l'équerre magnétique 7, au pôle positif de la dynamo, tandis
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que son autre extrémité est reliée à la "masse".
Sur l'équerre magnétique 7 est fixée au moyen d'une lame de ressort 10 une armature 9. Une autre lame de ressort 12, adaptée sur l'autre branche de l'armature en équerre 9 et réglable à l'aide d'une vis de réglage 11, agit comme la lame de ressort 10 à l'encontre de l'électroaimant.
L'armature 9 porte un contact 13 en regard duquel est disposé un contact 14 fixé sur l'équerre magnétique 7 avec inter- position d'isolant. Le contact 13, positif en raison de sa connexion électrique avec l'équerre magnétique 7, est fait en argent, tandis que le contact négatif 14,'connecté à l'enroule- ment d'excitation 2, est fait en tungstène.
En série avec l'enroulement d'excitation 2 est montée une résistance 15 qui est court-circuitée quand les contacts 13, 14 sont fermés. En parallèle avec les contacts 13, 14 et, partant, avec la résistance 15, est branché un condensateur 16.
Enfin, une résistance 17 est branchée en parallèle avec l'enroulement d'excitation 2. Cette résistance est représentée en traits interrompus, étant donné qu'elle n'entre en ligne de compte que facultativement, pour réaliser une amélioration sup- plémentaire du fonctionnement du régulateur, éventuellement déjà suffisant en soi pour assurer une protection efficace des con- tacts.
La force élastique des ressorts 10 et 12 correspond à la force d'attraction de 1'électroaimant 6,7, 8,9 et on lui donne la valeur correspondant à la tension électrique à établir, en réglant le ressort 12 à l'aide de la vis 11.On adapte aussi par "compensation" l'entrefer 5 à la tension de réglage voulue.
On établit définitivement l'entrefer 5 de manière qu'il corresponde tout au plus à la distance obtenable lors d'une "compensation", et soit même de préférence plus petit que cette distance. 'Quand alors la tension de la dynamo atteint le niveau à régler, de sorte que l'excitation de l'électroaimant par l'enroulement 8 suffit à
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attirer l'armature 9, la force d'attraction de l'électroaimant tend, sur le trajet d'ouverture des contacts 13, 14, à augmenter plus notablement que la force de rappel des ressorts 10 et 12, ce qui assure un trajet de contacts suffisamment long. Par suite de l'ouverture des contacts 15, 14 la résistance 15 est mise en circuit en série avec l'enroulement d'excitation 2.
De ce fait la tension de la dynamo baisse, l'excitation de l'enroulement 8 de l'électroaimant diminue, l'électroaimant relâche l'armature 9 et les contacts 13, 14 se referment. Puis le jeu recommence.
Avantageusement, la résistance 15, le condensateur 16 et éventnellement la résistance 17 sont accordés les uns aux autres par tâtonnement en corrélation avec le choix des métaux pour les contacts 13, 14. Quand un des contacts 13 (contact positif) est fait en argent et que l'autre contact 14 (contact négatif) est fait en tungstène, les grandeurs électriques des éléments précités, par exemple pour une dynamo de 12 volts à courant d'ex- citation de 4 ampères, sont de manière avantageuse respectivement de 60 ohms pour la résistance 15, de 0,5 microfarads pour le con- densateur 16 et de 30 ohms pour la résistance 17.
Grâce à la combinaison des quatre, éventuellement cinq facteurs, savoir de la résistance 15, du condensateur 16, du choix d'un métal noble, tel que l'argent, pour le contact 13 et d'un métal dur, tel que le tungstène, pour le contact 14, du réglage de l'entrefer 5, opéré de manière à obtenir un grand trajet de contacts, et éventuellement de la résistance 17, on obtient un dispositif de réglage de la tension, qui permet de commander à l'aide d'un régulateur simple des courants d'excita- tion intenses sans que les contacts du régulateur s'en trouvent endommagés, que le métal chemine sur ces contacts de manière gênante et que le régulateur soit mis hors service.
Quand en outre on accorde les uns sur les autres les différents facteurs précités, on obtient un effet particulièrement satisfaisant au -,Point de vue du but à atteindre.
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De cette façon il est devenu possible non seulement d'é- viter des régulateurs doubles ou des régulateurs volumineux, mais encore d'employer pour des puissances relativement élevées, des dynamos de petites dimensions et de faible poids à vitesse de rotation peu élevée, étant donné que désormais la commande des courants d'excitation intenses déterminés par ces conditions ne présente plus de difficulté même avec des régulateurs simples.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif électromagnétique de réglage de la tension pour dynamos, notamment des installations électriques de véhicules, caractérisé par la combinaison des facteurs suivants : en série avec l'enroulement d'excitation de la dynamo est montée une résis- tance shuntable par des contacts du régulateur électromagnétique de tension; b) en parallèle avec les contacts du régulateur est monté un con- densateur ; c) un des contacts du régulateur est fait en un métal noble tel que l'argent, le platine ou un métal analogue, tandis que le con- tact opposé est établi en un métal dur à point de fusion élevé, tel que le tungstène ou un métal du groupe du tungstène ou un mé- tal analogue;
d) l'entrefer entre le noyau magnétique de l'électroaimant et l'armature de l'électroaimant, retenue par une force de rappel (ressort), est établi de telle manière qu'à l'instant où la ten- sion de réglage est atteinte (ouverture des contacts), la force d'attraction de l'électroaimant tende à augmenter plus que la for- ce de rappel au fur et à mesure que l'entrefer diminue.