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" Réglage de la tension"
La présente invention concerne le réglage de la ten- sion et est particulièrement relative à un medresseur réglé destiné à fournir du courant continu de tension pratiquement constante à une charge.
Suivant une forme de réalisation de l'invention représentée et décrite à titre d'illustration, à un circuit de charge connecté à un redresseur de courant alternatif est associé un tube régulateur ou un dis- positif à décharge électrique, dont le trajet de cou- rant spatial a une résistance qui varie suivant les variations de la tension de la charge, pour limiter l'am- plitude des variations de la tension de la charge. La
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tension de sortie du redresseur est amenée à varier en réponse à un changement soutenu et unidirectionnel de la tension de la charge, pour maintenir la tension de charge moyenne et, dès lors, le courant spatial moyen à travers le tube régulateur à une valeur pratiquement constante, le courant spatial étant maintenu, de préfé- rence, environ à sa valeur moyenne .
Un redresseur à deux alternances comprenant deux dispositifs à décharge électrique à atmosphère gazeuse et commandés par grille, redresse un courant provenant d'une source de courant alternatif et fournit le courant redressé à une charge, par l'intermédiaire d'un circuit comportant des éléments de filtre inductifs en série et capacitifs en shunt, ce circuit comprenant également une résistance ensérie par rapport à la charge. Le tra- jet du courant spatial du tube à vide régulateur et une résistance en série avec celui-ci sont connectés en shunt par rapport à la charge, la chute de tension aux bornes de la dite résistance étant appliquée, par l'intermédiaire d'un circuit de filtre passe-bas, au circuit électrode de contrôle-cathode des tubes redres- seurs.
Ainsi, lorsqu'il se produit,par exemple, un accroissement de la tension de la charge, d'une durée suffisante, le potentiel de polarisation appliqué aux tu- bes redresseurs est modifié , pour provoquer une diminu- tion de la tension à la sortie du redresseur. La tension moyenne de la charge et le courant spatial moyen à travers le tube régulateur sont ainsi maintenus pratiquement cons- tants.
On fait ainsi varier le débit du redresseur afin d'éliminer pratiquement les variations lentes dans la ten- sion de la charge, par exemple, les variations d'une fré- quence inférieure à -Lui ou deux cycles par seconde, les
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variations de fréquence plus élevées dans la tension de la charge étant pratiquement éliminées par suite de l'ac- tion du circuit régulateur en shunt. Dans des essais réalisés sur un circuit de redresseur réglé construit suivant l'invention, la tension de sortie était mainte- nue à 300 volts +- 1/2, lorsque la charge variait de 0,4 ampère à 1,2 ampère ou lorsque la tension de la source alternative variait de 108 volts à 126 volts.
La seule figure du dessin annexé au présent mémoire est une vue schématique d'un redresseur réglé sonstruit suivant l'invention.
Le dessin montre un redresseur réglé qui est excité par du courant provenant d'une source 10 de 115 volts et de 60 cycles, pour fournir du courant conti- nu à une charge 11, tout en maintenant la tension aux bornes de la charge à une valeur pratiquement constante de 300 volts indépendamment de changements dans la char- ge, dans la tension ou la fréquence de la source de courant alternatif ou d'autres variations telles que des changements dans la chute de tension d'ir des tubes redresseurs à atmosphère gazeuse .
Lorsque le commuta- teur 19 est fermé, du courant provenant de la source 10 de courant alternatif est fourni à l'enroulement primai- re 12 d'un transformateur possédant des enroulements secondaires 13, 14, 15 et 16, à l'enroulement primaire 17 d'un transformateur possédant un enroulement secon- daire 18 et à l'enroulement de champ 20 d'un commutateur de moteur synchrone à inducteur.
Un condensateur 21 de 4 microfarads connecta sur la ligne d'alimentation de courant alternatif supprime l'interférence téléphonique et les fréquences radioélectriques du redresseur à'la ligne d'alimentation et améliore le facteur de puissan- ce.
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com
Un redresseur à deux alternances ,prenant une paire de tubes redresseurs à atmosphère gazeuse et com- mandés par grille 22 et 23,fournit du courant pulsatoire unidirectionnel à un circuit de filtre, pour atténuer les composantes alternatives, comprenant des condensa- teurs en shunt 24 et 25, une bobine de retardement en série 26, et une bobine de retardement en série 27 , à laquelle est connecté en shunt un condensateur 28. La sortie du filtre est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance de 15 ohms 29, à la charge 11.
Une borne de l'enroulement secondaire 18 de transformateur est connec- tée, par l'intermédiaire d'une bobine de retardement 30, à l'anode 31 du tube 22 et la borne opposée de l'en- roulement 18 est connectée, par l'intermédiaire d'une bobi- ne de retardement 32, à l'anode 33 du tube 23.
Un con- densateur 34 de 0,01 microfarad se trouve dans un circuit connectant l'anode 31 de la cathode 35 du tube 22 et un condensateur similaire 36 se trouve dans un circuit con- nectant l'anode 33 et la cathode 37 du tube 23. La cathode 35 est alimentée en courant de chauffage depuis une moitié de l'enroulement secondaire de transformateur 16,tandis que l'autre moitié de l'enroulement 16 fournit du courant de chauffage à la cathode 37, la prise médiane de l'enroulement du transformateur étant connectée à la borne positive de la charge . Une prise médiane de l'en- roulement secondaire de transformateur 18 est connectée , par l'intermédiaire des bobines de retardement 26 et 27 de la résistance 29, à la borne négative mise à la terre de la charge .
Les bobines 30 et 32, et les condensateurs 34 et 36, conjointement avec des écrans électrostatiques prévus pour les transformateurs, servent à réduire la radiation d'interférence radioélectrique engendrée dans les tubea redresseurs. Des résistances 38 et 39, de 50.000
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ohms chacune et un potentiomètre 40 de 0,2 mégohm se trouvent dans un circuit en série connectant la grille 41 du tube 22 et la grille 42 du tube 23.
La tension de sortie des redresseurs 22,23 tend à augmenter, lorsque la charge diminue, par exemple . On peut introduire un effet compensatoire en rendant les électrodes de contrôle ou grilles 41 et 42 plus négatives par rapport aux cathodes, lorsque la charge diminue*.
Toutefois, l'intervalle de fonctionnement pendant le- quel on peut faire varier, de cette manière, le courant sortant du redresseur est limitée par le fait que l'on obtient un débit maximum, lorsque le courant anodique passe par chacun des tubes 22 et 23 pendant un demi- cycle de la source de courant alternatif 10, et que l'on obtient un débit minimum, lorsque le courant anodique passe par chacun des tubes redresseurs pendant un quart de cycle de la source de courant alternatif 10.
Afin d'étendre l'intervalle de tension que l'on peut ob- tenir de cette manière de la sortie du filtre connecté au redresseur, la bobine de retardement 26, qui était employée, a une inductance d'environ 10 henrys à une charge minimum et de 0,8 henry à une charge maximum.
Sans que la tension de grille des tubes redresseurs 22 et 23 varie , le changement de tension aux bornes des con- densateurs de filtrage 24 et 25 par rapport au changement dans la charge serait réduite, par suite du changement dans l'inductance de la bobine de retardement 26. Toute- fois, même dans le cas d'un courant de charge maximum, la bobine de retardement 26 a une inductance suffisante pour fonctionner efficacement comme élément de filtre pour les harmoniques alternatives du courant redressé.
On connaît un agencement permettant d'empêcher le passage de courant anodique dans les tubes redresseurs à atmosphère gazeuse pendant que les cathodes sont à une @ température de fonctionnement en dessous de la normale:
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Dans lu r(:CIT',,:7('lll' riJ'ïlo :.Ji L'J,IYt, 1;, 1!'::;<;iit;<; l r1V^ni; Lon, on a prévu des moyens pour retarder le passage (le courant anodique dans les tubes redresseurs 28 et 23 pendant une période d'environ quinze secondes après la fermetaredu commutateur 19.
Pour des interruptions de la source d'alimentation de courant alteRNTIF/10 dont la durée est d'une demi à une et demi seconde , le retard intro- duit par cet appareil est inférieur quinze secondes et pour des interruptions de moins d'une demi seconde, il n'est introduit aucun retard.
Pour empêcher le passade de courant anodique dans les tubes redresseurs 22 et 23 pendant une certaine période, immédiatement après la fer- meture du commutateur 19, les grilles 41 et 42 des tubesxr:
redresseurssont polarisées approximativement de 25 volts négativement par rapportaux cathodes 35 et 37, par suite du potentielauquel le condensateur 43 est chargé par du courant provenant du redresseur à oxyde de cuivre 44, qui estexcité par du courant provenant de l'enroule- ment secondaire de transformateur 15, ce redresseur étant connecté aux bornes du condensateur 43 au moyen d'un circuit qui est fermé par l'intermédiaire d'un levier d'interrupteur 45 et d'un contact d'interrupteur
46 d'un commutateur commandé par un moteur, lequel commutateur sera décrit à présent. Lorsque l'enroule- ment 20 du moteur du type inducteur est excité,
par suite de la fermeture de l'interrupteur 19, le rotor 47est amené magnétiquement en alignement avec les pièces po- laires, de façon à provoquer le mouvement de l'arbre 48 qui y est fixé, dans une direction occasionnant l'embrayage de l'accouplement 49, et le rotor est amené à tourner, le ressort 50 étant comprimé par suite du mouvement de l'arbre . L'arbre 51, qui est couplé à l'arbre 48 par l'intermédiaire de l'accouplement 49, est ainsi amené à tourner et à actionner l'élément
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en forme de disque 52, par l'intermédiaire des engre- nages de réduction 53.
La rotation de l'arbre 51 enrou- le également un ressort en spirale 57, dont une ex- trémité est fixée à l'arbre pour permettre l'emmagasina- ge d'énergie dans celui-ci . La rotation du disque 52 d'environ 90 degrés dans une direction,indiquée par la flèche, amène une broche 54 fixée au disque en prise avec le bras de commutation 45 et provoque le déplacement de ce dernier à l'encontre de la tension du ressort 55, de façon qu'il se dégage du contact 46 et vienne en prise avec le contact 56. Le potentiel de polarisation négatif de 25 volts pour les grilles 41 et 42 est ainsi éliminé, et le passage de courant anodi- que est rendu possible à travers les tubes redresseurs 22 et 23. La charge résultante sur le moteur synchrone le fait s'arrêter.
Si le commutateur est ouvert subsé- quemrnent (ou si l'énergie vient à faire défaut), le ressort 57 actionne le disque 52 dans la direction oppo- sée pour amener une broche d'arrêt 58 contre une butée 59, le temps requis par la broche 58 pour atteindre la butée 59 étant d'environ trois secondes, et le contact de commutation 46 est fermé par suite de la tension du ressort 55, lorsque la broche 54 se dégage du levier de commutation 46. Si le courant est XXXXX rétabli avant que la broche d'arrêt 58 n'atteigne la butée 59, un laps de temps inférieur à quinze secondes est nécessaire pour dégager le levier de commutation 45 du contact 46. Lorsque l'énergie fait défaut pendant moins d'une demi-seconde, il n'est introduit aucun retard.
Une compensation pour des variations dans la tension de la charge est prévue grâce à un circuit régulateur de tension comprenant un circuit en pont 60, un amplificateur de courant continu 61 et un @ tube régulateur à vide en shunt 62. On a également
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prévu un circuit de polarisation pour les grilles des tubes redresseurs 22 et 23, pour contrôler le débit du redresseur, afin de maintenir la tension moyenne de la charge pratiquement constante.
Le circuit en pont 60 comprend des résistances 63, 64 et 65, un potentiomètre 66 et un tube à cathode froide 67, dans lequel la chute de tension reste prati- quement constante, indépendamment du courant qui le traverse dans son intervalle de fonctionnement . Les coins d'entrée du pont comprenant respectivement la borne commune des résistances 63 et 65 et la borne commune de la résistance 64 et du tube 67 sont connectés en shunt avec la charge 11 et les coins de galvanomètre du pont sont connectés respectivement à la grille de contrôle 68 et à la cathode 69 du tube amplificateur 61, Le potentiomètre 66 dont la prise variable est connectée à la grille 68, peut être réglé, de façon que la grille 68 soit polarisée d'environ 1 1/2 volt négativement par rapport à la cathode 69.
Lorsque la tension de la charge , et, par conséquent, le courant passant par le circuit en pont 60 augmente, par exemple, la résistan- ce du tube 67 diminue, en sorte que la chute de tension aux bornes de celui-ci reste pratiquement constante.
L'accroissement de la chute de tension aux bornes de la résistance 63, du à un accroeissement de la ten- sion de la charge, est supérieur à l'accroissement de la chute de tension à travers le bras du pont constitué per la résistance 65 et une partie de la résistance du potentiomètre 66, En conséquence, la grille 68 est rendue plus négative par rapport à la cathdde 69. Les résistances divisant le potentiel 70 et 71 en série,sont connectées dans un circuit en shunt par rapport à la char- ge 11 , et la borne commune des résistances est connectée
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à la grille-écran 72 du tube 61 pour la polariser de 170 volts positivement par rapport au sol ou de 20 volts positivement par rapport à la cathode 69 et à la grille d'arrêt 73, qui sont à une tension positive de 150 volts par rapport au sol.
Du courant anodique est fourni au tube 61 par du courant provenant de l'enroulement de transformateur 13, qui est redressé par le redresseur de demi-ondes au sélénium 74 et filtré par le condensa- teur 75. Le circuit de courant anodique part de la plaque chargée positivement du condensateur 75,passe par l'anode 76 du tube 61, la cathode 69, la résistance 63 et la résistance 77 et aboutit. à la plaque chargée négative- ment du condensateur 75. Dans ce circuit, la chute de tension aux bornes de la résistance 63, par suite de la tension de charge appliquée au circuit en pont 60, est en opposition avec la tension à laquelle le condensateur 75 est chargé . La tension anodique en résultant est d'en- viron 45 volts .
Le tube régulateur en shunt 62 est un tube à fais- ceau électronique employé comme triode et il comprend une cathode 78, une grille de contrôle 79, une grille- écran 80, la plaque formant le faisceau 81 et une anode 82 la grille-écran et l'anode étant reliées par un con- ducteur . La chute de tension aux bornes de la résistan- ce 77, due au courant anodique du tube et qui traverse ladite résistance, est communiquée au circuit grille- cathode du tube 62, la borne négative étant connectée à la grille . La grille-écran 80 et l'anode 82 sont con- nectées, par l'intermédiaire de la résistance 83, à la borne positive de la tension de charge et la cathode est connectée à la borne négative mise à la terre .
Lorsque de le contact/commutation 56 est fermé, la chute de tension aux bornes de la résistance 83 est communiquée aux circuits grille-cathode des tubes redresseurs 22 et 23,par @ l'intermédiaire d'un circuit de filtre passe-bas compre
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nant la résistance 84 et le condensateur 43, la borne chargée positivement du condensateur 43 étant connectée aux cathodes 35 et 37 et la borne chargée négativement étant connectée à la prise variable du potentiomètre 40,
qui se trouve dans un circuit connectant les grilles 41 et 42. Ce circuit de filtrage supprime pratiquement les composantes alternatives de la chute de tension aux bornes de la résistance 83 qui ont une fréquence d'en- viron 1 cycle par seconde et davantage, en sorte que seu- les des variations relativement lentes de la chute de tension aux bornes de la résistance 83 sont capables de changer la polarisation de la grille des tubes redresseurs 22 et 23, pour augmenter ou diminuer le débit du redres- seur Des condensateure 85 et 86 en série sont prévus dans un circuit connecté en shunt à la charge et ont leur bor- ne commune mise à la terre .
Ce circuit fournit un tra- jet à impédance basse pour shunter au sol les xxxxxx hau- tes fréquences recueillies par la charge 11 ou les con- ducteurs connectés à celle-ci . Un voltmètre 87 est prévu pour mesurer la tension de la charge.
Lorsque l'on met l'appareillage en ordre de marche, la xx tension de la charge peut être réglée à une valeur désirée, si l'on modifie Manuellement le réglage de la prise variable du potentiomètre 66. Une modification apportée à ce réglage change la polarisation de la grille son du tube 61, de façon à changer xx courant anodique et, pour cette raison, la chute de tension aux bornes de la résistance 77. Il en résulte que la polarisation de grille du tube 62 est changée pour augmenter ou diminuer le courant anodique de celui-ci et la chute de tension aux bornes de la résistance 83.
Un changement dans la chute de tension moyenne aux bornes de la résistance 83 provo- que, à son tour, un changeaient dans la polarisation de
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grille des tubes redresseurs 22 et 23, pour modifier le débit du redresseur et ainsi la tension moyenne de la charge . La prise variable du potentiomètre 40 peut être changée pour changer la polarisation de grille de l'un des tubes 22 et 23 par rapport à la polarisation de grille de l'autre et, dès lors, pour rendre les courants anodi- ques des deux tubes approximativement égaux.
Après qu'il a été procédé aux réglages manuels sus- mentionnés, la tension de la charge est automatiquement maintenue pratiquement constante . On suppose, par exem- ple, que la tension de la charge augmente momentanément.
La polarisation négative de la grille de contrôle du tube son amplificateur 61 âugmente alors pour réduire xx courant anodique et, dès lors, la chute de tension aux bornes de la résistance 77. La polarisation négative de la grille de contrôle du tube régulateur en shunt 62 est ainsi xx diminuée, pour faire augmenter le courant anodique du tube 62. Le trajet parcouru par ce courant anodique accru peut être tracé depuis lescathodes des tubes redresseurs 22 et 23, par l'intermédiaire de la résistance 83 à l'anode 82 et de la cathode 78, par l'intermédiaire de la ré- sistance 29, des éléments d'inductance 27 et 26 à la prise centrale de l'enroulement secondaire de transforma- teur 18 du circuit du redresseur. La chute de tension aux bornes de la résistance 29 est ainsi accrue pour s'opposer à l'accroissement dans la tension de la charge.
On voit, dès lors, qu'à un changement dans la tension de la charge s'oppose un changement compensatoire dans la chute de tension aux bornes de la résistance 29, et la tension de la charge est, dès lors, maintenue à une valeur pratiquement constante. Evidemment, il doit se produire un véritable changement dans la tension de la charge pour réaliser l'action compensatrice désirée, mais
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le changement maximum dans la tension de la charge est limité une valeur minime, soit! 0,2 pourcent de la tension de la charge .
Si, pour une raison quelconque, la tension au bornes de sortie de filtre 24, 25, 26,27 28 augmente momentanément, tandis que la charge restefixe, la résistance du circuit anode-cathode du tube 62 est diminuée et un courant accru passera par la résistance 83 par le trajet du courant spatial du tube 62 et par la ré- sistance 92, mais le courant passant par la charge reste- ra pratiquement inchangé .Si, d'autre part, la tension de sortie du filtre est fixe et si le courant de la charge est momentanément diminué, le courant passant par le tube régulateur en shunt augmente de façon correspondante pour empêcher pratiquement un changement dans le courant passant par la résistance 29 et, par conséquent, un changement dans la tension de la charge .
On xxx observera que le circuit régulateur, comprenant les tubes à décharge électro- nique 61 et 62 , peut fonctionner pour maintenir la tension de sortie pratiquement constante, indépendamment des varia- tions de la charge et des variations de tension à la sortie du redresseur aussi longtemps, toutefois, que l'on peut faire varier le courant anodique du tube régulateur 62 sur une gamme de valeurs suffisante pour compenser ces variations.
Si la tension de sortie du redresseur augmente d'une certaine quantité et revient ensuite à sa valeur pri- mitive, en un temps relativement court, soit une seconde , la valeur de la tension de la charge augmentera dans une mesure minime par rapport à l'accroissement dans la tehsion de sortie du redresseur et reviendra ensuite normale, et le courant anodique passant pas le tube régulateur 62 augmentera de façon considérable et retournera ensuite à sa valeur moyenne . On élimine donc pratiquement les com- posantes alternatives de la tension de la charge en limi-
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tant leur amplitude à une valeur qui est réduite par rapport à la tension de la charge. Si, toutefois, la tension de sortie du redresseur devait être augmentée pendant un temps plus long, la tension légèrement accrue de la charge serait également contenue plus longtemps.
Il est souhaitable d'éliminer les changements dans la ten- sion moyenne de la charge, puisque, s'ils pouvaient se produire, le courant anodique moyen du tube régulateur 62 pourrait augmenter àu diminuer dans une mesure telle 'que le circuit régulateur ne fonctionnerait pas par la sui- te pour limiter les variations dans la tension de la charge à une faible amplitude . Pour éliminer de la tension de la charge les variations dans la tension moyenne,on transmet aux circuits grille-cathode des tubes redres- seurs 22 et 23 la chute de tension moyenne aux bornes de la résistance 83, les changements plus rapides de la chu- te de tension étant supprimés par le circuit de filtre passe-bas comprenant la résistance 84 et le condensateur 43.
Aipsi, lorsqu'il se produit par exemple une légère élévation de la tension de la charge,d'une durée relati- vement longue, soit d'une seconde, le courant anodique accru du tube régulateur 62 en résultant, provoque un accroissement dans la chute de tension aux bornes de la résistance 83 de longue durée . Il en résulte que les grilles des tubes redresseurs 22 et 23 sont polarisées plus négativement pour diminuer le débit de tension provenant du redresseur et des bornes de sortie de filtre 24, 25,26, 27, 28 et, dès lors, une éléva- tion dans la tension moyenne de la charge et une augmen- tation dans le courant anodique moyen du tube régulateur 62 sont empêchées.
Si la polarisation moyenne des grilles de contrôle'des tubes redresseurs n'était pas changée en réponse à une faible augmentation de longue durée dans la tension de la charge et s'il était permis à la tension de sortie du redresseur d'augmenter de faon con-
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tinue à une vitesse lente, par exemple, le courant anodique moyen du tube régulateur augmenterait jusqu'à sa valeur de fonctionnement maximum et, dès lors, la tension de la charge augmenterait au delà d'une faible augmentation initiale .L'agencement de circuit destina à commander la polarisation des ,
grilles de con- trôle des tubes redresseurs fonctionne pour limiter la dune d'une augmentation ou d'une diminution dans la tension de la charge à un laps de temps d'environ une seconde.
REVENDICATIONS
1. Redresseur récrié et destiné'à fournir du courant continu de tension pratiquement constante à une charge, caractérisé en ce qu'il comporte an dispositif pour re- dresser le courant provenant d'une source de courant alternatif et un circuit pour transmettre le courant redressé à la charge, comprenant un filtre pour atténuer les composantes alternatives du courant, une résistance connectée en série avec la charge et le filtre, un trajet de courant spatial comprenant le circuit anode- cathode d'un dispositif à décharge électronique connec- té en shunt par rapport à la charge ,
des moyens compre- nant ne résistance et le dispositif à décharge électro- nique pour s'opposer aux variations dans la tension de la charge et un dispositif sensible aux variations de courant dans le trajet de courant spatial pour comman- der le dispositif redresseur afin de maintenir de telles variations de courant dans des limites d'amplitude prédé- terminées.