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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS COMMUTATEURS POUR SOURCES D'ENERGIE ELECTRIQUE UNIDIRECTIONNELLES.
La présente invention est relative à des perfectionne- ments aux dispositifs commutateurs pour source d'énergie électri- que unidirectionnelles et, en particulier, à des organes permet- tant d'ajouter ou de retirer des éléments ou des groupes d'élé- ments de telles sources d'énergie.
Il est usuel d'appliquer à une charge le courant élec- trique d'une source unidirectionnelle, telle qu'une batterie d'éléments ou un dispositif redresseur et de faire varier, de temps a autre, le nombre d'éléments ou d'unités ou de sections de redresseurs qui sont connectés à la charge, généralement dans le but de régler la tension appliquée.
En particulier, par exemple, il arrive fréquemment qu'un central téléphonique est alimenté par l'énergie provenant d'une batterie d'accumulateurs dont la tension doit être mainte-
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nue entre certaines limites prédéterminées, A cet effet, un dispositif commutateur est souvent prévu. pour ajouter à la batterie des éléments ou de.s groupes d'éléments au cours de la décharge, ou pour les supprimer le cas échéant.
Dans ce cas, il estgénéralement nécessaire que le dispositif commutateur remplisse les deux conditions suivantes : à) Le courant appliqué à la charge ne doit pas être inter- rompu.
B) les éléments ou sections ne doivent pas avoir à débi - ter d'intensités excessives à aucun moment de la commuta- tion.
La première condition exige une opération de com- mutation de " fermeture avant rupture ", ce qui tend, en général, à mettre en court-circuit le ou les éléments com- mutés à moins que des organes ne soient prévus pour évitef cette mise en court-circuit. Jusqu'à présent, le procédé usuel était d'intercaler une résistance en série avec l'é- lément pendant la commutation, résistance ultérieurement court-circuitée ou mise en hors-circuit d'une autre manière.
Bien que pour la clarté de l'exposé, la description de l'invention se rapporte à son application à la commuta- tion de batteries, il va de soi que l'invention s'applique également à tout autre type de sources unidirectionnelles et par exemple à celles comportant des générateurs de courant continu ou des dispositifs redresseurs.
Selon l'une des caractéristiques de l'invention, les conditions mentionnées ci-dessus sont réalisées par la mise en oeuvre d'un dispositif permettant de mettre en circuit ou hors-circuit des sections d'une source unidirectionnelle débitant un courant électrique dans une charge et comprenant un redresseur réglé de manière à maintenir le courant inin-
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terrompu pendant l'opération de commutation et éviter le passa- ge à travers les contacts des interrupteurs de courants d'in - tensité excessives.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription qui suit et à l'examen des dessins joints qui représen- tent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de mise en oeuvre de l'invention.
La figure I représente un schéma mettant en évidence les principes de l'invention.
La figure 2 représente schématiquement une réalisation de l'invention utilisant un commutateur mécanique.
La figure 3 représente le schéma d'une autre réalisa- tion de l'invention utilisant une commutation électrique.
A la figure I, S représente une batterie à éléments multiples dont le courant est appliqué à la charge L. C est un élément supplémentaire à ajouter ou à retrancher à la batterie pour régler la tension appliquée à la charge, le courant ne devant pas être interrompu au cours de la commutation.
Deux interrupteurs a et b peuvent être commandés séparé- ment, a étant en série avec l'élément C. Un redresseur R d'un type convenable quelconque est monté en parallèle sur C et a; ce redresseur est shunté par l'interrupteur de mise en court- circuit b.
En fonctionnement, les interrupteurs ne sont jamais effectivement fermés simultanément. Si b est fermé, le courant de S est appliqué à la charge sans l'apport de l'élément supplé- mentaire C. Si l'on désire ajouter à la source ledit élément, on ouvre tout d'abord l'interrupteur b, de sorte que le redresseur R se trouve en série avec la charge. Le courant le traverse ce- pendant dans le sens normal de redressement et, en conséquence, il présente une faible résistance. L'interrupteur a est alors fermé, et branche l'élément C en'parallèle avec R. On peut observé, cependant, que la tension appliquée par C à R est une
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tension inverse, de sorte que R présente immédiatement une forte résistance.
Le courant de,'charge passe donc mainte- nant à travers l'élément supplémentaire C, tandis qu'il ne passe à travers R qu'un courant négligeable. A l'aide d'au- tres interrupteurs non représentés à la figure I, R peut être déconnecté et utilisé de la même manière avec d'autres éléments supplémentaires ( non représentés).
On peut voir que, dès que l'élément supplémentai- re est mis en circuit, le redresseur présente une très for- te résistance, de telle sorte que seul un courant négligea- ble peut le traverser lorsque l'interrupteur a estfermé et l'interrupteur b ouvert. En évitant une forte décharge momen- tanée de l'élément pendant la commutation, le dispositif supprime la nécessité des contacts massifs qu'il faudrait autrement prévoir pour supporter les fortes intensités de décharge, étant donné aucun moment le courant ne peut excéder le courant de charge normal que d'une quantité négli- geable.
En choisissant la résistance du redresseur pour le sens normal du courant, telle qu'elle soit petite par rapport celle de la charge, on peut rendre aisément négligeables les variations du courant de charge au cours de l'opération de commutation.
Dans les dispositifs pratiques, tels que ceux dé- crits ci-dessous, on prévoit l'adjonction ou le retrait suc- cessif de plusieurs éléments supplémentaires tels que C et le montage est tel que le redresseur est toujours hors cir- cuit après l'achèvement de toute opération de commutation.
La figure 2 représente, sous une forme schématique, un dispositif commutateur mécanique réglé pour l'adjonction ou le retrait d'un nombre quelconque d'éléments supplémen- taires, quatre de ces éléments C1à C4 étant représentés sur la figure.
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Deux barres ou anneaux de contact ou analogues D, E, sont pré- vus avec des barres F et G correspondantes disposées en face d' elles et comportant des sections alternées conductrices et ise- lantes H et K.
Un balai de contact a ou analogue connecte les barres D et F et un autre balai identique b connecte E et G. Les deux balais a et b se déplacent simultanément le long des barres grâ- ce a un dispositif mécanique convenable.
Les sections conductrices et isolantes des barres F et G sont imbriquées de telle manière que lorsque a se trouve au centre d'une section isolante, b est au centre d'une section con- ductrice et vice-versa, -lais les sections conductrices sont plus longues que les sections isolantes, de sorte que les balais a et b pouvent être simultanément en contact avec des sections con- ductrices dans des positions intermédiaires entre les sections isolantes. La barre D est connectée à l'une des bornes de la charge et le redresseur R est monté entre les deux barres D et E.
Les connexions des éléments supplémentaires CIà C4 aux barres F et G ressortent clairement de la figure 2. Les po- sitions numérotées de 0 à 4 représentent les positions d'arrêt des balais lorsque zéro à quatre éléments supplémentaires sont en circuit.
Lorsque les balais sont à la position 4, comme repré- sente, quatre éléments supplémentaires sont en circuit, Si les balais sont alors déplacés dans la direction indiqués par les flèches, la séquence d'opérations suivantes se produit :
TABLEAU
EMI5.1
<tb> A <SEP> ( <SEP> position <SEP> 4 <SEP> ) <SEP> Charge <SEP> connectée <SEP> à <SEP> C4 <SEP> à <SEP> travers <SEP> a
<tb> R <SEP> déconnecté.
<tb>
<tb>
B <SEP> R <SEP> en <SEP> parallèle <SEP> aux <SEP> bornes <SEP> de <SEP> C4 <SEP> 3. <SEP> travers <SEP> B
<tb> C <SEP> C4 <SEP> déconnecté, <SEP> charge <SEP> connectée <SEP> à <SEP> C3 <SEP> à <SEP> tra-
<tb>
<tb> vers <SEP> R <SEP> et <SEP> B
<tb>
<tb> D <SEP> Charge <SEP> connectée <SEP> directement <SEP> à <SEP> C3 <SEP> à <SEP> travers
<tb>
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EMI6.1
<tb> a, <SEP> R <SEP> en <SEP> parallèle <SEP> aux <SEP> bornes <SEP> de <SEP> C@ <SEP> à <SEP> travers
<tb>
<tb> -
<tb>
<tb>
<tb> b
<tb>
EMI6.2
E ( posi.tion 1) Charge comiec-bce à 0,7 à travers a,
EMI6.3
<tb> R <SEP> déconnecté.
<tb>
Il est évident que la même succession d'opérations se produit pour chacun des autres éléments à son tour,lors- que les balais se déplacent vers la droite et que ces opé- rations ont lieu dans l'ordre inverse lorsqu'on déplace les balais vers la gauche pour ajouter les éléments.
Les barres D, E, F et G peuvent évidemment être réalisées mécaniquement sous un certain nombre de forme différentes. Des. barres rectilignes ou des contacts prati- quement alignés cornue indiqué à la figure 2 peuvent être u- tilisés, les balais a et b étant montés sur un chariot ac- tionné par une vis tournée à la main ou à l'aide d'un moteur Selon une variante, un système à bagues de contact mobiles avec balais fixes pourrait être utilisé, ou encore des con- tacts disposés circulairement avec un commutateur tournant ordinaire. Tout autre dispositif susceptible d'effectuer les marnes opérations que celles indiquées à la figure con- viendrait.
La figure 5 représente une variante selon laquel- le des organes de commutation utilisant des relais. Le mon- tage représenté convient pour trois éléments supplémentai- res CI, C2 et C3 bien que la même méthode puisse évidem - ment être étendue à un nombre quelconque d'éléments. Qua- tre relais AO à A3 ( correspondant aux barres D et F de la figure 2 ) sont utilisés pour connecter la charge et trois relais BI à B3 ( correspondant aux barres E et G ) assurent la connection du redresseur R.
Deux commutateurs à 10 plots coupés mécaniquement entre eux M et N, sont employés pour exciter les relais par l'énergie provenant d'une source RB ( qui peut être la
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même que la source S) . Les plots 0, I, 2 et 3 sont les posi- tions de repos et correspondent respectivement à l'adjonction de 0 à 3 éléments supplémentaires.
Sur la figure 3, les contacts sont représentés éloignés des relais correspondants et désignés par une lettre minuscule correspondant à la lettre majuscule affectée au relais , par exemple, le contact de A1 est désigné par a1. Tous les contacts sont représentés dans la position correspondant à la condition de non-actionnement du relais correspondant.
Lorsque les commutateurs M et N sont à la position 3, comme représenté, a3 est fermé et bouvert, la condition corres- pondant à A dans le tableau ci-dessus; lorsque les commutateurs sont mis à la position 3x, b3 est fermé, ce qui entraîne la condition B. Lorsque les commutateurs passent à la position 2x, a3 s'ouvre et a2 se ferme, b3 demeurant fermé, ce qui se traduit par la condition D. Enfin, lorsque les commutateurs prennent la position 2, b3 s'ouvre et la condition E se produit, l'élément, c3 étant mis hors circuit. Les autres éléments sont commutés d'une manière analogue.
Les commutateurs M et N, qui n'ont à supporter que les courants d'actionnement des relais, n'ont pas besoin d'être établis pour de forts courants, mais les contacts des relais doivent, bien entendu, être convenablement conçus pour le courant de charge, encore qu'ils n'aient pas à supporter de forts courants de court-circuit au cours de la commutation.
Le redresseur R peut être une diode, ou un ensemble de diodes, ou encore un redresseur sec, ou un groupe de redres- seurs secs d'un type quelconque, combinés en série, en parallèle ou en montage mixte selon les exigences à satisfaire. Dans la présente description, le terme Il redresseur " représente l'un quelconque de ces types, séparément ou,'en groupe.
Il est également évident que les éléments C peuvent représenter chacun un groupe d'un nombre quelconque d'éléments
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ou d'autres sources unidirectionnelles, n'étant pas néces- sairement des batteries.
Il va de soi, en outre, qu'on peut ajouter des élé- ments à la borne négative de la batterie au lieu de les a- jouter à la borne positive, à l'aide de dispositions analo- gues, pour autant que le redresseur est connecté dans un sens tel, qu'il présente son impédance directe au courant de charge et son impédance inverse aux éléments adjoints.