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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements aux régulateurs électriques notamment. à empilage d'éléments de charbon"
La présente invention se xapporte à des régulateurs électriques et plus particulièrement à un nouveau système électrique grâoe auquel les oscillations auxquelles sont sujets ces régulateurs peuvent être réduites au miniums et une tension de réglage peut être maintenue à une valeur voulue constante.
L'invention concerne notamment un nouveau système de .régulation de tension pour maintenir une tension de ligne constante dans des conditions de charge variables.
L'invention vise également un dispositif nouveau perm mettant de conférer despropriétés anti-oscillatoires à un ré- gulateur de tension.
L'invention vise plus particulièrement des moyens nouveaux pour un dispositif électrique de régulation de fonc-- tionnement d'une génératrice,moyens utilisant le retard entre les variations-du courant dans la génératrice et dans sa ligne de sortie pour régler différentiellement dans le temps les réponses proportionnelles (ou d'asservissement) et de rappel
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de régulateur.
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J">'invsntion >t ses diverses caractéristiques appa-
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raîtront clairement de la description qui suit et du dessin
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y annexe étant bien entendu que ce dessin n'est donne qu ti- tre c,> d'exemple nullement limitatif.
La. figure I est une vue schématique illustrant un système do régulation représentant une for,;l0 de réalisation de l'invention.
Dans la réalisation de l'invenùion,telle qu'elle est
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montrée,on utilise une génératrice de courant continu du type classique et désignée dans son ensemble par le chiffre 1.
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Z#= i c ï a un onroulese'nt dlinduit,nonlOntr6 #;ais qui peut être du type classique.Les connexions partant àc l'enroulc.r.ent d'induit nënent a un collecteur . dUl1Í 10 balais 5 et de connexions électriques nonant au:-; conducteurs de sortie 5 et auxquels la génératrice 1 applique re#ipoce- 'cive.lé;nt un potentiel négatif et un potentiel poas-tifiL;= eneratriee n I a un enroulement do e c h a#..:p ou d ' t J, <: À f é1 .1 1. D ii ; coiui:,ctà il une oxtr0;;Üte:: au eonducteur de sortie par un conducteur électrique ?; i;.i ::.:éne i.uxsi 1. la borne (tu ta- bleau général de bornes du gl"Jl\P866nératcur .1,T ,,:dê."6L;it.::i DP- pOùCe c1,-, l v t.l1.1Oll10;.:ent de à i h #i :.i ;, t ejt connectée,par un con- ducteur u. ¯: ài 1 u ;. ;" i é , 1...,i,n borne 11:r 7T du ;J 1 : 1 tableau.
1(, dt-;;bit dia 1 g.#inoiri,kric.> ait c=5nt.=ôl-é à>i..r débit 'eneratriee eut contrôle p.T ré;Slt.;3;G de l'excitation de l'enroulement inàuctiu;" d'une i' i ,g ;o n qui ,c,,ra expliquée # d. i#. n la cuite. la sortie de i#i génératrice de courant continu eh.t ej.ale..ienl; connectée,par de:j conducteurs 10 it II aux ba- lais 14 et 15 frott,.l1"S cont:rc:. le:j anneaux, ds prise de o 5z .nt 13 et 17 respectivement, qui peuvent Étre ;'.'.onte. sur l'arore ..moteur,non contre,de le. genuratrice 1.I.ôi anneaux: 16 et 17
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sont reliéspar les conducteurs 18 et 19 à 1'enroulement d' excitation 21 d'un alternateur ayant un enroulemmetn d'exci- tâtion 21 d'un alternateur ayant un enroulement de stator désigné d'une façon générale par le numéro de référence 23.
L'enroulement de champ du dit alternateur 21 peut être monté sur le même arbre moteur que l'induit 2 et peut être mis en rotation,relativement à 1'enroulement de stator-25 de façon y induire un courant alternatif ayant une valeur qui dépend do l'excitation de l'enroulement 21.
L'arbre destinéà la rotation de l'induit 2 et de l'enroulement 'de champ 21 peut être ;il par un entraine- ment approprié,à vitesse constante, à partir du moteur de 1' avion ou de toute autre source d'énergie appropriée.
L'enroulement de stator 23 peut avoir des enrou- lements de phase 25,26,27 mis à la terre à une de leurs ex- trémités par le conducteur 28.
A leurs extrémités opposées les enroulements 25, 26 et 27 sont connectés aux bornes A,B et C du groupe géné- rateur et,par des conducteurs électriques appropriés 30,SI et 32 aux enroulements de phase de stator 36,57 et 38 res- pectivement,d'un appareil d'utilisation à courant alternatif 40,tel qu'un moteur à courant alternatif ou tout autre élé- ment de charge approprié.Les enroulements 36,37 et 38 sont mis à la terre par un conducteur 41.Un enroulement primaire 42,d'un transformateur,
est branché en série avec le conduc- teur 30.Cet enroulement primaire 42 est connecté entre les bornes 43 et 44 d'un dispositif de compoundage dont le rôle arra expliqué dans la suite.
L'excitation de l'enroulement de champ 8 est contrô- lé de préférence,par un élément 45 à empilage d'éléments de c charbon,à résistance variable,connecté à une extrémité,par un conducteur,à une borne du dispositif régulateur,cette borne étant reliée par un conducteur 46 à une borne "A"du
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du groupe générateur.Cette borne 1Yi),J, !Test connectée au côté positif de la génératrice par le conducteur 6 A ia' cx tré.:lité opposée de la résistance variable 45 est connecté,par un c011duotcllr. une borne Il}C" du dispositif régulateur et un second conducteur relie la borne "XII à l'enroulement 50 du dit dispositif iéula,teur:ye:tré::it4 opposés de l'enroulement 50 est conn0ctéG :.. une borne HI,.)T1dlJ. cêiJ:
10 dispositif et cet en- rouleuent est branche en série avec l'enroulement d'excita- tion 8 par '...Il conducteur 51. allant dc la borne "T'a la born "7"du groupe générateur.Dû cette fa,çpnp lq élê;cnt 405 a ré;:;i8- tuuce 'variable eonatituë par l'empilage d1é16uúnts de charbon, l'On't'0111c:Lt 5ù ut 1.' i=nromlài.:nt de champ.8 sont eonneotus en 81'ic dnsmi circuit partant du conducteur 6 relie au f31(;; positif d(.; la génératrice de courant continu. I,a.u con- ducteur j relis au pôle négatif de cette ..:É:nt génératrice.
..Du ceble f2.çon,lTaction de l'enroulement 50 dépend du. ,Ou- rant appliqué à 1! cnrouh.i1l0nt de cha,:Map 8 ut ¯r élé;¯..,1' L. \-,:1- 'pilage d'éléments de charbon 45 t à résistance variable,eut agencé pour régler l'excitation de l'enroulement àc ché:;.:p 8, (:0[;"'",10 il sera expliqué plus loin.
Le système conprsnd de plus,un enroulement 5;5 connocc" té lx U.110 de ses extrémités à la borne "0"du dispositif régu- lateur ot,â son extrémité opposée, a une borne PtGptâu :18::16 dis- positif,5-é1. borne "C"dv. dispositif régulateur est connectée par ü.l1 conducteur .36 3. une borne Ud.¯Hdu groupe générateur .De cette façon 1'enroulement 55 eut connecté en dérivation aux bornes de l'enroulement de cila..:;, 8 et ont influencé par 1: tension appliquée l-, cet -.;l1rou16.:Wl1 t .
Ü11 c5nlLacte.a1" 6Jtrulié ci une borne 'tt'CLL? t,iipo:J7¯'v,1 régulateur est connecté au conducteur de ligne extérieur 30
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en 44.Un élément de résistance 61 est connecté à une extré- mité de la borne "B"et à. son extrémité opposée,à un élément de résistance variable 62 ayant un bras 64 pouvant être déplacé manuellementpour, varier la résistance pour des buts d'étalon- nage.le bras 64 de la résistance réglable62 est connecté par un conducteur 65 à un des points de jonction d'un pont re- dresseur 66.Le point de jonction opposé du pont redresseur 66 est connecté par un oonducteur approprié 68 à une borne "A"du régulateur.Partant de la borne "A",
un conducteur 70 est connecté en 71 au conducteur SI.Les conducteurs de sor- tie 72 et 73 du pont redresseur 66 sont connectés à des ex- trémités opposées d'un enroulement de contrôle 75.Quant à cet- te te dernière disposition,on comprendra facilement que l' enroulement 75, connecté en travers du pont redresseur mo- nophasé 66 est excité en fonction de la tension entre les conducteurs de sortie 30 et 31 de l'alternateur 23.
lies enroulements 50,55 et 75 constituant un disposi- tif électro-magnétique prévu pour commander dans un régulateur à empilage d'éléments de charbon, une armature 76 et,de cette façon,la pression appliquée à l'empilage d'éléments de char- bon 45 .Le régulateur est montré schematiquement comme com- prenant une armature 76 pivotée.en 77 et exerçant 'une force de compression sur l'empilage d'éléments de charbon 45 sous l'action d'un ressort 78.Le ressort 78 est .disposé de façon à équilibrer l'attraction exercés par'l'électro-aimant 75 sur l'armature,lorsque cet électro-aimant est excité par une tension de valeur prédéterminée.
De cette façon,le régulateur est établi pour main- tenir une tension de sortie pratiquement constante dans les conducteurs 30,31 et 32 sous des conditions de charge vari-
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ail.:o.
Chacun des (;11CO'.\.1,---T.:l1,:t8 50,55 et 75 est (].1;.L)O.,C par âj)l..JOJ. u I..- L GLll.-iJ. {';.6v Ci. 1 t:lLcntL; de cl1.roon, de. I.JÇ011 L:' cxor- cer ur l'armature 76 6 a;;i 8Sé;.nt .ur 1p ;:-.:W la... de charbon une' forje 01ccJ.;ro-;'&.gnôticlu0 t(,r;d2.nt 1., diminuer 18. ,rc:;,¯tOl1 quilui cet appliquée par lc ressort on sorte 11.1.1.0 la. r :rc:i.:::t8.r:C(:; de lqcyoil:a d'clencnts de charbon 4:5 e,u';:lCnt0 8.vCC 11",,1.1v10n- tation ds la force éJ.cct'0-1.l8.gnétilJ.us appliquée à 11 ;:J.T: w.turc..
¯uT':.-nï0',.¯1C;::.^,,nt 75 branche en dïliT-.t.011 ur IL ."C.:."G:3 ëeur ê6 fournit la ùO""1éndc principale 1.Jo1].1' 1';>T.=;silagc eJ..T01';- de charbon >à5 ot e;n cont:wôlc lo rÔgla=,c: ,elan la tel- 'onts charbon contyole rGlac selon t&n- ,ion (lUC; conducteurs de ligne 30 et SI.La stabilité CGt an- 8urc par les 8nrouleDents dW-.iartirsemcnt; 5G et 55 qui étEolisscnt une relation de Ifi-cooortîonn -,lit directe entre la tension de ligne et la résistance de llc::'1piJ. ge d'elénents
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de charbon.
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r,! collrouli>r1ent série 50 connecté en série avec 1' enpilage d'éléments de charbon 45 a une constante de tenus différente de telle:
des enroulenents ?5J et 55 et rëajit plus
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rapidement que l'un ou l'autre de ces enroulements.En fait
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cet enroulement e='i éLabli p011.Y réagir sur l'enfilage d'ule- r.cnta de charbon '15 de façon pratiquement iDl:1édiato lorà d une variation de son excitation,de façon à tendre d établir une sensibilité on un rapport trè réduit entre la variation du e.urant d'excitation de l'enrouleuent de Char'11) 8 et la variation (le tension de li01n entre les conducteurs t30 et ::::'1. far exemple enroulement j0 environ 50 spires de fil,donnant une r:;Ji:Jt2.n8E.: relativement faible.
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La sensibilité du dispositif régulateur est encore
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diminuée par l'enroulement shunt 55 connecté au:: born>x de
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l'enroulement de champ 8.La réponse de l'enroulement 55 aux variations de tension aux bornes de l'enroulement d'excita- tion 8 est légèrement retardée et, par suite,l'effet sur 1' empilage d'éléments de charbon 45 est également retardé.L'en- roulement 55 peut,par exemple,avoir environ 500 spires de fil,donnant une résistance relativement plus grande que celle de l'enroulement 50.L'enroulement 55 a une constante de temps conférant à cet enroulement une réaction plus rapide que celle de l'enroulement 75 mais elle est plus grande que celle de l'enroulement 50.
L'enroulement 50 branché en série avec l'enroulement de champ 8 et l'enroulement 55 branché en dérivation sur 1' enroulement de champ 8 conférant au régulateur des caracté- ristiques anti-oscillatoires ou amortissantes en tenant à régler la résistance de l'empilage d'éléments de charbon 45 dans le sens voulu pour s'opposer aux sauts de tension qui se produisent lors des oscillations de la génératrice.Les ampères tours additionnels des enroulements 50 et 55,qui augmentent lorsqu'on applique une charge additionnelle aux conducteurs de sortie 30,31 et 32 de l'alternateur 23,c' ajoutent à ceux de l'enroulement principal 75 et confèrent au régulateur une caractéristique de tension décroissante avec l'augmentation de la charge.
Ainsi,si on ne les compensait pas, les actions de ces deux enroulements 50 et 55 réunies donneraient lieu à une "erreur ou chute de charge"inadmissible de la tension de ligne lors d'une.augmentation de la charge.
Cette eventualité est éliminée dans la réalisa- tion de l'invention montrée sur la figure I,grâce à l'emploi . d'un dispositif de compoundage dont l'entrée est constituée par l'enroulement primaire 42 inséré dans le conducteur 30
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Ct qui est cessible au courant de charge de l'une des trois
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phases.
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un enroulcnont Cé conduire (1\.). connecté par de? con- ductr.uL3 cil et ri;
à des jonctions opposées du pont redresseur t!5 J2t couple inducti-vcnent à 1!.nrouloent prinairc 2..000 conducteurs 89 et 90 partent de la sortie du pont re:dr;,;":,j CL1T t5.Li conducteur 89 est connecté à une borne do sortie 1, tandis y'uo le conducteur 30 est connecté à une extrémité d'un clément de résistance réglable 95.L'extréuité opposée \le 1 T ûléncnt de résistance 95 est connectée par le conduc- teur 96 a. la borne de sortie 98.
Le pont redresseur B5 est dispose de telle façon que 10' courant alternatif induit dans l'enroulement cs0 est transformé en un courant redrc-jsé uni-dirootionnal 8, onde
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complets appliquant uns charge positive à la borne SI et
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une charge négative à la borne 98.1,8. borne I du di;>[oé-itif de conpoundage est cOl1.ncctJe .:Dar le conducteur :9 la borne 0 du dispositif régulateur tandis guc la borne G8 est con- ntct60,];Jd.r le conducteur 100 3. la borne}{, de cc ',1(,,-,10 régu- lât jur.
Jn conprendra facilement,diaprés cc qui l)réct;G.c. l1.e 11 enroul'2r.10nt sssondairc éO du transformateur fournit de la puisse.noe au redreSto8Ur 55. cetto puicsancc étant proporti- onnelle à la v;116ur de le charge portée par le conducteur de Hortic ,30,de l'alternateur 23. p1.ÜiJqnc; le courant dans Cf; conducteur auvent lors d'une augnentation de la charge et clL.::i::n.1.,' 1?r= d'mn diminution do la charge.
J¯é; o;rnc ,iii,J>ifl.t5.± réLii],;:lÉar iit ctJn1i=etài 'La borne C.11 dipoitif régulateur ;.St C;Onilwc;U(G'. ai>. A, , tOf .. 0 co.-1rarit c;;itinL-- anar au coté négatif de la é;v.HH'b.'.;n.c::: dt. courant tJCJ1u111.D, 1 par 1¯:.y.:Jtî'¯U;c.L¯.i rT lit au :0 ¯. ü0âll;f du G.l.aß 0;,,1tl:Î CW. ci-.- ,>g>nîa,gw ,;a,r - t 1:±. ç>.o; uôté , .L à-t.
;'JOLm0..8.!:S,-, l'al' l conducteur 9 tandis 'lur;, le GO négatif de
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ce dispositif de compoundage est connecté à la borne K par le conducteur 100.De cette façon,le dispositif de compoun- dage fournit à l'enroulement 50 en série avec l'enroulement de champ,un courant produisant une force électro-magnétique ten- dant à contrecarrer la force électro-magnétique produite par le courant passant dans le.
sens opposé,vers l'enroulement 50, à partir de la génératrice à courant continu I,Lorsqu'une charge est appliquée aux conducteurs de sortie 30,SI et 32, le passage du courebt additionnel qui xxx en réduits dans l'enroulement 50 en série avec l'enroulement de champ,tend à produire une force magnétique qui se retranche de la force magnétique totale produite par les enroulements série et shunt
50 et 55, une vitesse moins grands,ce qui tend à, équilibrer les forces d'amortissement produites par le courant et le potentiel de l'enroulement de champ.
Le courant de sortie du dispositif de compoundage est un courant redressé à onde complète,proportionnel à la charge et ce courant xxxx est fourni à l'enroulement 50 de. façon à éliminer les effets sur les enroulements 50 et 55, du courant et de la tension de l'enroulement de champ 8.L' équilibre oorrest s'obtient par un réglage convenable de la résistance 95.
La constante de tempo de l'enroulement secondaire 80 est raisonablement élevée et est enroulement peut avoir,par exemple,environ 300 spires de fil,De cette façon,si on con- sidère un mouvement de.l'empilage d'éléments de charbon 45 . qui -règle la résistance de cet empilage,la réponse du cou- rant de charge et,par suite, son effet de rappel est suffi- samment retardée pour que les enroulements d'amortissement 50 et 55 puissent exercer l'action de stabilisation nécessaire.
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1:ors du fonotionnsaent du système régulateur contre sur la figure i n unw augnontation do la charge; appliquée- produit une diminution de la. tension entre les conducteurs de sortie 30 et 31 et une diminution du le ' excitation de 1''enroulement
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75.
(De ;.1Ô::11;) t 1;.no augmentation de la charge appliquée a 17as- torn ateur CI '15 produira une augmentation du courant dans !?en. -ou lenent primaire 42 et dans l'cnroulencnt secondaire 80 exci- tant l'enroulement 50).Une telle diminution de l'excitation de 1'enroulement 75 a pour résultat que le ressort 78 règle l'empilage d'éléments de charbon 45 dans un sens tendant à
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di::Ünu8r la résistance de cet Q))1pilage.
Une telle diminution dc 1s résistance de 110Dpilagc d'éléments de charbon 45 produit une augmentation de l'excita-
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tion de l'enroulement 50 w partir de le génératrice lm tencazt limiter le réglage de lTe:t;ilG-c de charbon 45 dans le ben àivoe= dininution de r8ist8ncc.Dc plus,une eugmcntation db la charge dans le conducteur de sortie 30 de l'alternateur
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produit de la. part du dispositif de oompoundago une augmenta- tion plus graduelle de l'excitation de l'anroufcment 50 dans le sens opposé à celui de la génératrice Intendant ainsi à contrebalancer l'effet de la variation de tension de sortie sur l'enroulement 50.L'action de rappel du dispositif de
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oonpoundage est euff iD, :::
rnont reta.rdée. toutefoi8, de sorte que l'enroulement 50 exerce d'abord l'effet do stabilisation né- ce suaire .
En outre,une diminution de la résistance do l'élément
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45 augmente l'excitation de l'enroulenont du ch[ -'p 8 ct aux- mente la tension des conducteurs de sortie sE,51 et 52.De ;'le.-.1ú t réglage spécifié de ;J'.l2 a> d'éléments do churbon 45 produit égalcncnt une i ue:.;.':1;..ntation d,.) l'excitation î<: 1' 011roulG:J.nt 55 011 :'18 ,.;: tc'.ips u.-1; oello de lPenroL.l:..mnl, SOt CG ;lui fait que l'enrouleucnt 53 agit è.un,:, un Tim sens fon- dent liniiter le réglage de l' c:r.pil:e 45 danu le sens d'une diminution de résistance et empêche ainsi un réglage exces-
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sif de l'a-voilage d'éléments de charbon bzz dans le dit. sens.
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En outre,lors d'une telle augmentation de la tension de conducteur de sortie 30,le courant passant dans l'enroule- ment primaire 42 augmente,produisant ainsi une augmentation cor respondante du courant de sortie du dispositif de compoun- dage vers 1'enroulement 50,tendant à produire une force électro-magnétique encore plus grande, tendant à contre-ba- lancer les forces engendrées par les enroulements 50 et 55 sous Inaction de l'énergie de la génératrice I.
Toutefois,la réponse de l'alternateur 23 au réglage de l'empilage de charbon 45 est suffisamment lente et la constante de temps de l'enroulement secondaire 80 estauf- fisament grande pour que la dernière action de rappel produits par le 'dispositif de compoundage sur les enroulements 50 et 55 soit assez retardée pour que l'effet de l'énergie de la génératrice de courant continu I sur les enroulements 50 et 55 puisse exercer l'effet stabilisateur ou retarlateur voulu.
Naturellement,lors d'une diminution de la charge un effet oppose est produit en réponse à cette.variation,ce qui de la mène façon produit une action stabilisatrice.
Bien qu'on ait illustré et décrit qu'une seule réalisa- tion de l'invention,diverses modifications dans le mode de réalisation et dans la disposition relative des parties peu- vent être faites selon les besoins sans pour cela sortir du domaine de cette invention;