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"Procédé et dispositifs pour la régulation électrique des circuits".
L'invention est relative à des procédés et dispositifs pour la régulation électrique des circuits.
Il est connu qu'un électro-moteur, mis en série dans un circuit électrique, introduit dans celui- ci une force contre électromotrice. Cette dernière est proportionnelle à la fois au flux magnétique et à la vi- tesse de rotation du moteur.
Le flux magnétique, si la machine travaille en dessous de la limite de saturation, est proportionnel
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au courant inducteur. La vitesse, d'autre part, varie en correspondance avec la charge, c'est-à-dire avec le cou- ple résistant appliqué à la machine.
L'objet de l'invention est d'utiliser ces propriétés pour'régler le courant traversant un circuit ou bien la tension entre deux points dans ce circuit (au- torégulation d'intensité ou de tension).
A cet effet et conformément à l'invention,, on vient placer en série avec ledit circuit l'armature d'un électro-moteur, dont la charge est amenée à varier en fonotion des variations du facteur (intensité ou ten- sion) régler. L'inducteur de l'électro-moteur peut être en série avec le circuit ou, au oontraire, en parallèle entre deux points de ce circuit, ou encore il peut coma porter une portion en série et une autre en parallèle, ledit moteur étant soumis à une charge variable en fonc- tion du courant dans le circuit ou en fonction du voltage entre deux points de ce dernier ou en fonction des deux à la fois.
L'invention comporte, par conséquent, un grand nombre de solutions aux divers problèmes de régula. tion susceptibles de se poser dans la pratique et peut être appliquée aux cas les plus variés, vu le grand nom- bre de facteurs variables dont on peut disposer.
Les modes de réalisation préférés de la- dite invention vont être explicités ci-après, en corres- pondanoe avec les dessins qui représentent; seulement à titre d'exemple : - la figure 1, le schéma d'un dispositif conforme à l'invention pour le réglage automatique de l'intensité dans un circuit, - la figure 2, un autre mode de réalisation pour le réglage automatique de la tension entre deux points d'un
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circuit) - la figure 3, le schéma d'un dispositif combinant les dispositions des figures 1 et 2, - la figure 4, un dispositif conforme à l'invention pour la régulation de la tension d'une dynamo entraînée à une vitesse variable, . la fig.
5, le schéma d'un dispositif analogue dans lequel l'électró-moteur de réglage est commandé par un dispositif thermostatique, les figures 6 et 7 des modes de réalisation diffé- rents comprenant des relais oorrecteurs, - les figures 8 et 9, respeotivement en élévation et en vue latérale partielle, un appareil de réglage oonforme au schéma de la figure 6, la figure 10, le schéma d'un dispositif de réglage conforme à un autre mode de réalisation de l'invention, -. les figures 11 à 13 enfin, respectivement en élé- vation, en vue latérale et en vue en plan, un appareil conforme à l'invention établi selon le schéma de la fi- gure 10.
Le schéma de la figure 1 montre la réali- sation d'un dispositif de réglage de tension à utiliser dans un circuit électrique comprenant une source de ten- sion variable 1. Ce dispositif comporte un moteur de ré glage 2 excité en série en 3 et dont le couple est com- pensé par un frein 4 commandé par un électro-aimant 6 o contre l'action d'un ressort de rappel 5, le bobinage de l'électro**aimant étant en série avec le circuit d'utili- sation 7.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'enroulement d'excitation 3' du moteur et celui 6' de l'électro-aimant, sont connectés à travers les bornes du circuit d'utilisation 7.
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La figure 3 montre un oompoundage du mo- teur et de 1'électro-aimant du frein 4, les enroulements série étant visibles en 3 et les enroulements shunt en 3' et 6', lesquels enroulemënts sont connectés aux bornes d'utilisation 7.
La figure 4 est relative à la régulation de tension d'une dynamo à vitesse variable du genre de celles entraînées par le moteur d'un véhicule automobile, d'un avion ou de tout autre engin aquatique, terrestre ou aérien.
Dans ce dernier cas, 1'électro-moteur rem place le dispositif à vibreur "Tyrill" généralement prévu dans le circuit d'excitation de la dynamo 1 et alimente la tension de oelle-ci en réduisant son courant d'excita- tion dans l'enroulement 8 à la valeur déterminée par l'é- leotro-aimant voltmétrique 6t. Si la génératrice est uti- lisée pour charger une batterie d'accumulateurs 9, il se- ra nécessaire de compounder le moteur à l'aide d'un re- lais d'excitation positif 3. Ceci oblige à oompounder l'électro-aimant par un enroulement d'excitation de même direction 6, afin de l'empêcher de réagir oontre l'action de l'enroulement oompoundé 3.
Si, au contraire, on désire appliquer la génératrice à un circuit d'utilisation 7 et maintenir ou même accroître la tension, le moteur 2 et l'électro-ai- mant seront compoundés négativement par des enroulements 3" et 6".
Grâoe à ces divers compôundages, le régu- lateur ne présentera pas d'inertie nuisible dans son fonctionnement, par les variations de vitesse de l'induit de la génératrice seront suivies sans retard appréciable par les variations de vitesse correspondantes de l'induit du moteur, dont le couple d'inertie est beaucoup plus faible que celui du rotor de la dynamo, tandis que les
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variations de charge seront immédiatement accompagnées par celles de l'excitation, lesquelles dépendent de la force contre-électromotrice engendrée par le moteur, et modifiées instantanément grâce à son compoundage série.
L'invention ne se limite nullement à l'em- ploi du courant'continu. Le même principe peut s'appli quer à des appareils alimentés, soit partiellement, soit totalement en courant al ternatif.
Dans ce dernier cas, on pourra substituer à l'électro-aimant une commande par dilatation ou contrac tion d'organes chauffés tels que fils, lames, etc... sans que cela retire à l'invention son caractère essentiel..
Le compoundage pourra même s'effectuer sous cette formé en adjoignant plusieurs dispositifs, lés uns thermo-électriques sur le frein, les autres in- duotifs sur le moteur.
La figtire 5 montre schématiquement un dis- positif de régulation du même genre que celui de la figu- re 1, mais dans lequel le frein 4, au lieu d'être comman=- dé par un électro-aimant, est commandé par les déforme- tions d'un fil 11-11' inséré dans le circuit électrique à régler. Ce fil est relié mécaniquement en son point milieu 12 à un oâble 10 interposé entre le frein 4 et une extrémité d'un ressort 13 dont l'autre extrémité est fi- xée en un point fixe.
Lorsque le fil 11-11' est chauffé sous l'effet du passage du courant, il s'allonge et le ressort 13 tire sur le frein en oombattant l'effet du ressort 5.
Lë moteur tend alors à en réduire 1'+intensité,.
Lorsque l'on désire obtenir une grande précision pour le circuit de régulation, Inaction du frein sur le moteur peut être rendue aussi rapide et aussi précise que voulu.
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A cet effet, conformément à une autre dis- position de 1*'invention, on a retours à un relais supplé- mentaire de plus haute sensibilité que le frein électro- magnétique et qui, en correspondance avec les variations de la grandeur électrique à régler, agit sur l'excitation du frein, par exemple en court-circuitant une résistance en série avec celui-ci ou en introduisant un enroulement supplémentaire dans son excitation.
Ce même relais, en agissant aussi sur l'ex citation propre du moteur, permet de compenser instantané- ment les perturbations d'ordre électrique, par exemple, apportées à la machine à régler.
L'utilisation de ce dispositif est parti- culièrement avantageuse pour obtenir la régulation d'une génératrice à vitesse et à charge variables, à courant continu ou alternatif, telle que celles employées en aéro- nautique ou pour l'éclairage autonome des trains.
La figure 6 montre schématiquement un dis- positif de ce genre appliqué au cas d'une génératrice à courant continu et à excitation shunt.
L'induit 2 du moteur dévolteur est disposé dans le circuit comprenant l'induit de la génératrice et l'enroulement d'excitation 23 de cette dernière. Le frein 4 est commandé par 1'électro-aimant 6 dont l'enroulement, en série avec la résistance 14, est relié aux bornes de l'induit 1. L'enroulement 6 est donc supposé servir éga- lement , exciter l'induit 2 de l'électro-moteur.
La résistance 14 peut être court-circuitée par des contacts 15 appartenant à un relais dont la bobi dtexcitation 16 est également reliée aux balais de l'in- duit 1 de la dynamo à régler. Les contacts 15 sont écar tés au repos et rappelés par un ressort de réglage 1@.
Dans ces conditions, si 1'électro-aimant 6 cesse d'assurer le fonctionnement correct du frein 4, le
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relais agit sans inertie; il fournit immédiatement au moteur de réglage l'appoint positif ou négatif exigé pour le maintien d'une tension constante aux bornes de son enroulement 16,.
'En admettant même que le système dévol= teur 2 - 4 - 5 fonctionne correctement, une charge brus- que de l'induit 1 ne pourrait pas être compensée par le ralentissement instantané de l'induit 2; mais l'induit 1 se trouve immédiatement sous-excité du'fait de l'inser- tion de la résistance 14, réalisée par le relais; celui- ci, en ouvrant périodiquement ses contacts 15 rétablit le régime de tension moyenne constante. Inversement, lorsque la charge s'annule, le relais surv@lté ferme ses contacts 15 et le moteur surexcité dévolte convenable ment l'enroulement d'excitation 23.
Si l'excitation du frein et celle du mo- teur sont indépendantes) il sera nécessaire de connecter ces deux excitations, soit en série, soit en parallèle.
Les variations de tension dans le circuit sont considérablement réduites, par exemple de 10 à 1% ou une valeur encore inférieure. Les contacts 15 agissant sur une résistanoe traversée par une fraction minime de la puissance d'excitation du moteur 2, qui elle-même n'est qu'une fraction minime de la puissance d'excita- tion de la génératrice 1, aucune étincelle préjudiciable ne risque d'altérer les surfaces des contacts 15.
On pourra rendre plus efficace et'plus rapide encore l'action du relais, tout en réduisant l'im- portance du travail des contacts$ en le faisant agir dou blement sur deux enroulements d'excitation complémentai-@ res du moteur 2 et du frein 4, par exemple comme le mon- tre le montage'indiqué à la figure 7. Dans ce montage, le relais agit sur deux bobinages distincts 18 et 19, ce qui permet une commande unipolaire entre les contacts
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20 et 21 ou 20 et 22. Cette disposition ne limite d'ail- leurs nullement l'invention qui prévoit aussi bien un enroulement supplémentaire unique et une commande bipo- laire par inverseur.
Les fig. 8 et 9 montrent un dispositif d'électro-moteur à utiliser selon le schéma de la figure
6.
Dans ce mode de réalisation, le frein 4 est actionné par une armature ou palette 24 coagissant avec un circuit magnétique approprié soumis à l'action de la bobine 6, lequel circuit peut être constitué, par exemple, par des prolongements des pièces polaires 26.
La palette 24 est, par exemple, articulée par rapport à un support 27, notamment à l'aide d'une lame flexible 28, le tout'étant relié au sabot de frein proprement dit 4 par un bras 29.
Le sabot est supposé frotter sur un dis- que 30 monté sur l'arbre 31 du moteur.
Un tel montage permet d'actionner correcte ment le sabot 4 qui, comme on le voit, se soulève lors d'une augmentation de tension dans la bobine 6 et a pour effet de provoquer une attraction plus énergique sur la palette 24: il en résulte alors une diminution du couple résistant'sur le moteur, qui donne lieu une augmenta- tion de la force contre-électromotrice, ce qui conduit bien au réglage cherché.
Toutefois, les variations d'entrefer etre la palette 24 et les oornes polaires 25 donnent lieu à des variations du flux à travers lesdites pièces 25, ce qui réagit sur le flux magnétique principal du moteur: et on remarque que cette variation du flux principal s'e- gerce dans le sens contraire à la régulation.
Il est donc plus avantageux, selon une au- tre disposition de l'invention, de faire en sorte que
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les variations de la force de freinage s'accompagnent, dans le circuit magnétique du moteur, d'une variation de relue tance qui concourt à la régulation.
Pour réaliser cette dernière disposition, il suffit, par exemple, de faire ooagir 1'* armature telle que 24 (fig. 8 et 9) non plus avec le flux de fuite mais avec'le flux principal du moteur.
A cet effet, notamment, on rend mobile (fig. 11 à 13) la culasse 32 du circuit magnétique du moteur, laquelle oulasse joue le rôle de l'armature 24 de la fig. 8 ou est rendue solidaire d'une telle arma- ture.
On voit alors que si on adopté, pour la liaison entre cette armature et le sabot de frein 4, une disposition analogue à celle des fig. 8 et 9, avec pivo- tement en 28, le soulèvement du sabot 4, qui est provoqué par une augmentation de la tension dans la bobine 6, donc une augmentation d'attraction entre la culasse 32 et les pièces polaires 26, avec tendance à réduction de l'entre- fer e, s'accompagne d'une diminution de réluctance du circuit magnétique principal, ce qui contribue à augmen- ter la force oontre-éleotromotrice.
L'effet régulateur est donc provoqué, à la fois, par la diminution du freinage sur l'induit, et par'une augmentation du flux inducteur.
Il convient, bien entendu, de rendre tel, le montage de la culasse mobile, que celle-ci soit aussi sensible qu'il est possible aux variations d'attraction magnétique. A cet ceffet, par exemple, on a encore recours à une lame'flexible 28 interposée entre la culasse et un étrier tel que 29 et fixée sur le bâti en 33. Un ressort additionnel 34 peut, en outre, être prévu, ce ressort étant réglable en 35, le tout assurant de préférence un équilibrage à peu près indifférent.
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Pour ce qui est du dispositif correcteur à oontacts 15, on peut disposer sa bobine d'actionnement 16 en tout endroit convenable, comme représenté à la fi- gure 8.
Mais il y a intérêt, selon encore une autre disposition de l'invention, de faire en sorte que l'établissement ou la coupure du courant en 15 soit pro- voqué par le sabot de frein lui-même, auquel cas, si on utilise déjà la bobine inductrice 6 pour commander le sa- bot de frein, on peut supprimer le relais supplémentaire 16 de la figure 6, la bobine 6 servant don6 à la fois: à engendrer le flux magnétique du moteur, à actionner le sabot de frein en même temps qu'à provoquer les varia- tions de relue tance sus-visées et, enfin, à assurer la mise en ou hors circuit de la résistance telle que 14 (fig. 6).
Il suffit, par exemple, ainsi que repré- senté fig. 10, d'adopter un montage tel: - que la résistance 14 soit disposée aux bornes 36 37 de la bobine inductrice 6, en série avec le sabot de frein 4 qui appuie dur le disque 30 rendu conducteur et lui-même constamment relié à la borne 36 par un patin 38 ou de toute autre manière.
Une résistance 39 peut, en outre, être prévue en série avec l'ensemble du circuit 6, 14. On voit que cette résistance 39 provoque les variations'd'excita- tion de la bobine 6 lorsque la résistance 14 est coupée ou non, par le contact variable entre sabot 4 et disque 30,
La disposition qui précède a été supposée appliquée sur l'appareil des figures 11 à 13, où l'on voit que le sabot 4 coagit avec le disque conducteur 30 sur lequel porte également un patin 38 relié à l'une des bornes de la dynamo.
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Les résistances telles que 14 et 39 sont fixées sur une flasque du moteur; l'étrier 29, qui sup- porte la culasse 32, est isolé de la masse en 40.
En sui@e de quoi, quel que soit le mo'de de réalisation adopté, on peut réaliser un appareil régulai. teur qui présente de nombreux avantages par rapport à ceux du genre en question déjà existants, notamment celui d'ê@ tre très sensible et cela sous un enoombrement réduit, puisque la même bobine d'excitation peut jouer les divers rôles sus-visés.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs de oê qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus particulièrement envisagés; elle en embras se, au contraire, toutes les variantes.
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