<Desc/Clms Page number 1>
Circuit de commande
Cette invention concerne un circuit de commande électronique et particulièrement une commande pour l'application déner- gie d'une source de tension alternative à une charge inductive, telle que 1''Inducteur d'un moteur à courant continu ou dtune génératrice.
Dans la régulation de moteurs ou de génératrices par commande de l'excitation, il est très utile de pouvoir faire ce que l'on nomme: forcer l'excitation. On entend par "forcer l'exci- tation", augmenter ou diminuer rapidement le courant dans l'inducteur pour changer brusquement l'excitation dans le but de varier la vitesse du moteur ou la tension de sortie de la généra- trice, suivant le case
<Desc/Clms Page number 2>
Dans un système de commande proposé antérieurement, l'inducteur d'un moteur estalimente par une source de tension alternative à travers un dispositif à valve électrique du type à arc, comme les thyratrons.
Le dispositif à valve est monté de faqon à fonctionner commis redresseur et est rendu conducteur pendant chaque demi-période de la tension d'alimentation alternative de façon à fournir à l'inducteur du courant redressé puisé. La tension moyenne appliquée à l'inducteur peut être réglée en variant dans une déni-période l'instant où le dispo- sitif à valve devient conducteur,, cet instant étant appelé ciaprès le point d'allumage. Si ce point d'allumage est brusquement avancé, pour la régulation par exemple, il y correspond une augmentation rapide de la tension moyenne appliquée à l'inducteur et il en résulte un renforcement rapide de l'excitation.
Cependant, dans cette solution antérieure, un recul du point d'al- lumage ne provoquera généralement pas une diminution rapide de l'excitation* L'excitation faiblira, mais assez lentement à, cause de l'énergie emmagasinée dans l'inducteur.
Le recul du point d'allumage tend à espacer les impul- sions de la tension appliquée. Cependant, quand la tension appliquée diminue, comme à, la, fin d'une demi-période de la tension d'alimentation, l'énergie magnétique emmagasinée dans l'inducteur crée une tension tendant à maintenir le courant dans l'inducteur à son niveau antérieur, 11 s'ensuit que le dispositif à valve tend à conduire le courant jusqu'à, ce que l'énergie emmagasinée soit pratiquement dissipée, ce qui représente un temps assez long, à cause de la, faible impédance du circuit d'alimentation.
On peut en conclure qu'un recul du point d'allumage ne fera pas faiblir rapidement l'excitation, par lui-même,
<Desc/Clms Page number 3>
Pour réduire le temps nécessaire à diminuer le courant dans l'inducteur, ce système 'antérieur utilise un dispositif dans lequel un condensateur en shunt sur une résistance est mis en parallèle avec l'inducteur et provoque une variation rapide du courant dans l'inducteur quand la tension appliquée diminue.
On utilise de préférence un redresseur en connectant la résistance et le conducteur en parallèle avec l'inducteur, le redresseur étant connecté de façon à être conducteur uniquement dans le sens opposé à celui que le courant prend sous l'influence de la tension appliquée. Le redresseur sert à empêcher des oscillations entre l'inducteur et le condensateur
Un tel dispositif fonctionne très bien avec la plupart des charges inductives. Cependant, on a remarqué qu'avec certaines charges, si la régulation fait varier la tension appliquée, un circuit à condensateur et résistance enlève la grosse partie de l'énergie emmagasinée dans l'inducteur, mais la partie restante est dissipée très lentement.
Le type de charge qui présente ce phénomène est, par exemple, l'inducteur d'une génératrice munie d'enroulements d'amortissement supplémentaires, c'est-à-dire des enroulements court-circuités sur le pôle. Avec ce dispositif, 1''énergie non dissipée rapidement est trop grande pour que l'on puisse "forcer" l'excitation à un haut degré.
L'invention a donc principalement pour but de créer un système de commande nouveau et perfectionné pour alimenter une charge inductive avec du courant redressé dans lequel les changements de tension appliqués à la charge se traduisent par une variation'rapide du courant dans la charge.
Conformément à l'invention, un changement rapide du courant inducteur est obtenu lorsque la tension appliquée est variée au moyen d'une combinaison d'un condensateur avec une ré-
<Desc/Clms Page number 4>
sistance shunt en parallèle avec l'inducteur et d'un dispositif pour appliquer une tension inverse à l'inducteur. La tension inverse est de préférence beaucoup moins élevée que la tension normale appliquée et doit être envoyée à l'inducteur à travers un dispositif à valve qui devient conducteur quand le courant inducteur passant dans le sens normal tombe en-dessous d'une valeur déterminée. La disposition est telle que lorsque la tension de commande de régulation bloque ou fait varier la tension appliquée en sens normal,
le groupe condensateur et résistance fait tomber initialement le courant inducteur et lorsque celui-ci atteint un niveau donné, la tension Inverse est appliquée pour dissiper le reste de 1''énergie emmagasinée. On peut donc "forcer" l'excitation à un haut degré même avec des enroulements d'amortis- semant sur le pôle,
Une forme d'exécution préférée de l'invention est montrée à titre d'exemple au dessin annexé, dans lequel l'unique figure est un schéma des circuits d'un système de régulation de tension pour génératrice, conforme à l'invention$
Comme on peut le voir au dessin, un transformateur d'a- limentation principal 3 a,
un enroulement primaire 5 alimenté par les lignes ? et 9 d'un réseau à tension alternative.). Le secondaire 11 du transformateur 3 envoie du courant dansl'inducteur 13 d'une génératrice 15, avec -enroulements d'amortissement 16 également sur le pôle (non représenté). L'induit 17 de la, génératrice peut être entraîné par une source de puissance appropriée, de façon à.
produire une tension entre une paire de connexions de sortie 19et 21 Une paire de valves à décharge électrique principales 23 et 25 du type à arc, de préférence des thyratrons, sont interca- lées entre le secondaire 11 du tranformateur d'alimentation 3 et
<Desc/Clms Page number 5>
l'inducteur 13 de la génératrice 15. Les anodes 27 et 29 des valves principales 23 et 25 sont connectées aux extrémités opposées de l'enroulement secondaire il.
Les cathodes 31 et 33 des valves principales 23 et 25 sont reliées ensemble par un conducteur 35 à une extrémité de l'inducteur 13, l'autre extrémité de celui-ci étant reliée par une résistance 37 à une prise internédiaire 39 sur le secondaire 11.
Les grilles de commande 41 et 43 des valves principales 23 et 25 sont reliées par des résistances de grille individuelles 45 et 57 aux extrémités opposées d'un secondaire 49 d'un transformateur de grille 51. La prise milieu 53 sur le secondaire 49 du transformateur de grille 51 est reliée par une résistance 55 et par une autre résistance 57 aux cathodes 31et 33 des valves principales. Le primaire 59 du transformateur de grille 51 est alimenté par les lignes du réseau 7 et 9 à travers un transformateur auxiliaire 61 et un circuit de glissement de phase 63.
Celui-ci est de préférence réglé de telle façon que la tension alternative apparaissant aux bornes du secondaire 49 du transformateur de grille 51 entre la grille de commande et la cathode de chaque valve principale est déphasée de 900 environ par rapport à la tension entre anode et cathode.
Une tension de polarisation continue est appliquée aux bornes de la résistance 55 par une source appropriée représentée par une batterie 65. Une tension continue de polarité opposée apparaît aux bornes de la résistance 57 et est fournie par une source appropriée de tension de commande 65a qui est variable avec le débit de la génératrice pour des raisons de régulation.
La tension résultante grille-cathode pour chacune des valves principales 23 et 25 se compose d'une exposante continue qui est la somme algébrique de la tension de polarisation sur la
<Desc/Clms Page number 6>
résistance 55 et la tension de commande sur la. résistance 57 et une composante alternative venant du transformateur 61. Chaque valve principale est rendue conductrice dans la demi-période de la tension d'alimentation pendant laquelle son anode est positive, exactement au moment où la, tension grille-cathode résultante de- vient plus positive que la valeur critique de la valve.
Les valeurs de tension sont choisies telles que, avec une augmentation de la tension de commande, le point d'allumage de chaque valve est avancé, et avec une diminution de la tension de commande. le point d'allumage de chaque valve est reculé.
Les valves principales 23 et 25 sont rendues conductri- ces alternativement pendant des demi-périodes successives de polarité opposée de la tension d'alimentation alternative le point d'allumage étant déterminé par la grandeur de la tension de commande., Du courant passe alors du secondaire 11 du transformateur d'alimentatin 3 par les valves principales 23 et 25 alternativement dans l'inducteur 13 et la résistance 37 jusque la prise médiane 39 du secondaire. Donc du courant redressé puisé est envoyé, dans le sens que lion peut nommer normal,, à travers l'in- ducteur 15, et la valeur moyenne de ce courant dépend des points d'allumage des valves principales.
Quoique l'on ait représenté un dispositif particulier pour la recul et l'avancement des points d'allumage des valves, ce dispositif est donné uniquement à titre exemplatif et l'on peut employer n'importe quel autre dispositif connu pour faire varier les points d'allumage dans une variation de tension de commandée Certains de ces dispositifs permettent de déplacer les points d'allumage dans pratiquement toute la demi-période.
Pour obtenir un accroissement rapide du courant induc- teur, on s'arrange pour que la tension aux bornes du secondaire
<Desc/Clms Page number 7>
11 du transformateur d'alimentation 3 soit plusieurs fois supérieure à la tension normale à appliquer à.ltinducteur 13. Par conséquent, lorsque du courant normal est envoyé dans 11'inducteur 13, les valves principales.23 et 25 ne sont pas rendues conductrices au début de chaque demi-période correspondante de tension alternative, mais leurs points d'allumage sont un peu reculés .de manière que la tension relativement faible normale désirée soit appliquée.
Alors, si on désire renforcer l'excitation, c'est- à-dire augmenter le flux, les points d'allumage peuvent être ra- pidement avancés de façon à augmenter rapidement le courant in- ducteur en faisant monter la tension moyenne appliquée.
Un condensateur 6? en shunt sur une résistance 69 est mis en parallèle avec l'inducteur 13 à travers une diode redresseuse 71. Le condensateur 67 et la résistance 69 sont calculés de façon à produire une variation rapide du courant dans l'inducteur 13 lorsque la tension appliquée diminue. Avec une chute instantanée de la tension appliqués, l'énergie emmagasinée dans l'inducteur crée une tension aux bornes de celui-ci tendant à -maintenir le courant à son niveau primitif. La polarité de cette tension est telle que le tube 71 devient conducteur* Comme le condensateur 6? est déchargé à ce moment, la tension Instantanée aux bornes de l'inducteur 13 est limitée à la chute de tension interne du redresseur 71. Cette chute est assez faible pour que celle des valves principales 23 et 25 qui est conductrice devienne infiniment résistante.
Le condensateur 6? est alors rapidement/ chargé dissipant l'énergie emmagasinée dans l'inducteur et la résistance shunt 69 limite la tension maximum apparaissant aux bornes de l'inducteur 13, tension qui peut valoir plusieurs fois la tension normale d'excitation. Donc, l'énergie magnétique emma-
<Desc/Clms Page number 8>
gasinée auparavant est largement dissipée* Cependant, comme il a été ditplus haut, les enroulements d'amortissement sur le pôle Inducteur empêchent que le condensateur 67 etla résistance 69
EMI8.1
dissipent rapidement la totalité de l! énergie...
Par conséquent, si la tension de commande maintient la valve principale non con- ductrice, confie cela peut se produire avec la tension de commande correspondant, à la tension de sortis ae la génératrice dans
EMI8.2
un. système de-srégulation, 1x> condensateur 6? et la résistance 69 font tomber rapidement le courant inducteur à une valeur faible,
EMI8.3
mais il reste une partie d'énergie emmagasinée" Pour dissiper rapidement ce reste û p lE'Ti-.^- une ten- sion alternative auxiliaire est fournie par un transformateur auxiliaire 73 connecté aux lignes de réseau ? et 9.
Une paire de valves à. décharge électrique auxiliaires 75 et 77 du type à arc, de préférence des thyratrons, sont également prévues. Les anodes 79 et 81 des valves auxiliaires 75 et 77 sont reliées aux extré- mités opposées du secondaire 83 du transformateur 73 Les catho-
EMI8.4
des 84 t 85 des valves auxiliaires ?5 et ?? sont reliées ensemble à travers une résistance 8? à, 1'extréraité de 1''inducteur 13 la plus éloignée des cathodes 31 at 33 des valves principales 23 et25. Un conducteur 89 complète le circuit allant des extrémités du se-
EMI8.5
condaire 83 du transformateur auxiliaire 73 par l9i.xlductoua. 13 à la prise médiane 91 du se0Ji1daiI'e..
Les grilles de commande 93 et 95 des valves auxiliaires ?5 et ?? sont rliéçl3 travers des résistances individuelles correspondantes 97 et 99 aux extrémités opposées du secondaire 101 d'un deuxième transformateur de grille
EMI8.6
103t La prise médiane .05 du secondaire 101 du transformateur de grille 103 estreliée à une prise variable 10? sur une résistance 109, dont un bout est relié aux cathodes 84 et 85 des valves au-
EMI8.7
xilialres 75 et 77.
<Desc/Clms Page number 9>
Le primaire 111 du deuxième transformateur de grille
103 est connecte aux fils ? et 9 de la source à tension alterna-- tive par l'intermédiaire du transformateur auxiliaire 61 et un autre circuit de glissement de phase 113. Celui-ci est réglé de façon que la tension alternative apparaissant aux bornes du secondaire 103 du deuxième transformateur de grille 103 est dephasée d'une quantité déterminée par rapport à la tension anodecatnode des valves auxiliaires.
Une tension continue est produite aux bornes de la résistance 109 sous la commande d'un tube amplificateur 115. L'anode 11? de celui-ci est connectée à la borne positive d'une source de tension continue, représentée par une batterie 119. La cathode 121 du tube amplificateur 115 est connectée à travers une résistance 123 à l'extrémité de la résistance 3 dans le circuit d'alimentation de courant principal, qui est la plus éloignée de l'inducteur 13.
Une connexion venant de l'extrémité de la résistance 109 la. plus éloignée des cathodes 83 et 85 des valves auxiliaires 75 et 77 et allant à la borne négative de la source de tension 119 complète le circuit allant de la borne positive de la source 119, par le tube amplificateur 115 et les résistances 123, 37, 87 et 109 à la borne négative.
Le circuit de commande du tube amplificateur 115 peut être décrit comme allant de la grille de commande 125, par une résistance de grille 127 et les résistances 87 3? et 123 à la cathode 121. Il s'ensuit que le courant dans le tube amplificateur 115 varie en fonction de la tension aux bornes de la résistance 37, qui est une mesure du courant passant dans le sens normal dans l'inducteur 13 et venant du transformateur d'alimentation 3.
Une tension correspondante est créée aux bornes de la partie de la résistance 109 entre les cathodes 84 et 85
<Desc/Clms Page number 10>
et les électrodes de commande 93 et 95 des valves auxiliaires ?5 et ?,le qui varie avec le courant parcourant 1''inducteur 13 dans le sans normal. Un condensateur 128 est également connecté entre l'électrode de commande 125 et la cathode 121 du tu'oe am- plificateur 115.
Les valves auxiliaires 75 et ?? sont maintenues normalement non conductrices. Cependant,quand le courant moyen parcourant en sens normal l'inducteur 13 et donc la tension au% bornes de la résistance 37 tombent en-dessous d'un niveau déter- miné, les valves auxiliaires ?5 et 77 sont rendues alternativement conductrices par demi-périodes successives de polarités opposées. Lorsque les valves auxiliaires 75 et ?? deviennent conductrices, une tension inverse est appliquée à l'inducteur 13 par le transformateur auxiliaire 73 provoquant la. dissipation rapide du reste de l'énergie emmagasinée dans 1 1 inducteur.
Comme la tension instantanée aux bornes de la résistance 37 tombe à la fin (Le chaque demi-période de la tension d'alimentation, le condensateur de filtrage 128 empêche le tube amplificateur de rendre les valves auxiliaires conductrices avec de telles chutes instantanées, de sorte que les valves auxiliaires ne deviennent conductrices qu'avec une chute delatension moyenne.
La tension Inverse appliquée à, 11 inducteur 13 est rendue beaucoup plus faible que la tension appliquée en sens normal.
Par conséquent, lorsque les valves principales 23 et 25 sont de nouveau conductrices, la tension appliquée normale est suffisan- te pour faire passer dans la résistance 37 un courant dans le sens normal de valeur suffisante que pour prévenir toute conduction ultérieure dans les valves auxiliaires ?5 et 77.
La description précédente montre qu'il est facile de "forcer" l'excitation. Un accroissement de la tension de commande
<Desc/Clms Page number 11>
avance le point d'allumage des valves principales 23 et 25 de façon à augmenter la tension appliquée à l'inducteur et à ren- forcer l'excitation. Une diminution de la tension de commande recule les points d'allumage des premières valves. par l'action du condensateur et de la résistance, une réduction de la tension appliquée provoque une variation initiale rapide du courant in- ducteur, et après que le courant moyen de sens normal est tombé en-dessous d'un niveau déterminé, la tension inverse est appliquée par l'intermédiaire des secondes valves pour continuer l'abaissement rapide du courant inducteur.