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NOUVEAU RELAIS A FLUX MAGNETIQUE CONTINU POUVANT ETRE COMMANDE PAR UN COURANT
ELECTRIQUE DE FORME QUELCONQUE : ALTERNATIF, ALTERNE, ETC ...
Les relais électromagnétiques à courant alternatif donnent lieu à des difficultés de fonctionnement, dues notamment aux vibrations de l'ar- mature mobileo Il est bien connu qu'on peut éviter ces difficultés en redres- sant le courant d'excitation du relais, de manière à transformer celui-ci en un relais à flux magnétique continue.
La présente invention a pour objet un relais à flux magnétique continu qui peut être commandé par un courant alternatif ou alterné de forme quelconque, sans qu'il soit nécessaire de redresser ce courant. Ce relais est essentiellement caractérisé, en ce que le flux continu étant produit par un aimant permanent ou par une excitation à courant continu, le circuit ma- gnétique du relais est muni de shunts susceptibles de détourner de l'arma- ture mobile tout ou partie du flux magnétique continu, ces shunts étant ex- cités par le courant de commande du relais, de manière à produire un flux auxiliaire, se formant localement et produisant une saturation des shunts qui est fonction de l'intensité du courant de commande.
Quand l'intensité du courant de commande est suffisant pour pro- voquer une saturation complète des shunts, tout le flux continu du relais pas- se pratiquement par l'armature de celui-ci, qui est attiréeo Si on diminue l'intensité du courant de commande, la saturation des shunts diminue et une portion de plus en plus grande du flux continu, au lieu d'agir sur l'armatu- re, est dérivée par les shunts, de sorte que l'attraction exercée sur l'arma- ture mobile du relais diminue, jusqu'à devenir insuffisante pour maintenir cette armature au collage ou pour l'attirer si elle était au repos.
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Les relais conformes à l'invention ont donc les avantages des relais à flux. magnétique continu, tout en pouvant être commandés par des courants de nature et de forme quelconque : alternatifs, alternés, etc...., sans que le redressement préalable de ceux-ci soit nécessaire.
Ces relais ne nécessitent d'ailleurs aucun courant continu si le flux principal est produit par un aimant 'permanent; mais ils peuvent être commandés par un cou- rant continu, comme par un courant alternatif ou alterné, seul intervenant le degré de saturation des shunts magnétiques excités par le courant de com- mandée
Les shunts doivent,en principe, être à branches multiple, les enroulement parcourus par le courant de commande devant être disposés de tel- le manière que les forces magnéto-motrices qu'ils engendrent ne donnent lieu qu'à la formation de flux locaux, se fermantdansées shunts et éventuellement dans des portions limitées des parties du circuit magnétique principal voisi- nes des shunts.
On peut d'ailleurs superposer sur les shunts d'un même relais plusieurs courants de commande, ou faire agir séparément plusieurs courants de commande sur plusieurs systèmes de shunts indépendants entre eux mais appliqués au même relais; le fonctionnement du relais peut alors être pro- voqué en agissant par l'un ou l'autre courant de commande ou simultanément par plusieurs.
Les relais conformes à l'invention peuvent être utilisés pour toutes les applications des relais actuellement connus : relais destinés à provoquer l'ouverture ou la fermeture de contacts,contacteurs, relais desti- nés à effectuer un verrouillage ou-une manoeuvre l'organes quelconques, etc.,,., comme dans tous les domaines techniques : téléphonie, signalisation, comman- de à distance, équipements industriels de tous genres, etc...
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décri- re divers exemples, donnés à titre non limitatif, de relais conformes à l'in- vention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront être aussi bien utili- sées sans sortir du cadre de celle-ci.
Dans l'exemple de la Fig. 1 1 désigne la culasse du circuit magnétique du relais: 2 et 3 désignent les noyaux, 4 et 5 les épanouissements polaires et 6 l'armature, mobile par rapport au reste du circuit magnétique.
Le flux magnétique continu du relais est supposé fourni par la culasse 1 qui constitue un aimant permanent; cette culasse est formée par un barreau en un alliage à champ coercitif élevé et préalablement aimanté.
Les parties 2, 3, 4 5 et 6 du circuit magnétique du relais sont constituées par un métal, de préférence dénuéd'hystérésis, comme un bon fer doux par exemplee
Conformément à l'invention, les noyaux 2 et 3 sont reliés par deux shunts magnétiques voisins, 7 & 8, constitués en métal magnétique ayant une bonne perméabilité pour des champs faibles et se saturant assez facile- ment pour un champ un peu plus élevé, comme par exemple certains aciers au silicium ou des alliages fer-nickel.
Entre les épanouissements polaires.4, 5 et l'armature 6, il y a un espace d'air d'une réluctance sensiblement plus élevée que les autres parties du circuit magnétique. Les flèches inscrites au voisinage des chif- fres 1, 2, 3, 6, 7, 8 indiquent un sens de repérage pour le flux et le champ magnétique continu.
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L'aimant 1 fournit dans le sens de la flèche un flux magnétique qui circule aussi dans les autres parties dans le sens des flèches; les par- ties 2,3,4,5,6 sont d'une section suffisante pour laisser libre passage au flux;.par contre, la section des shunts 8 et 7 est telle que le flux qui les traverse les porte à une induction où l'effet de la saturation commence à se faire sentir. Du fait des entrefers entre 4/6 et 6/5, le flux atteignant 6
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n'a qu'une valeur assez faible.
Les shunts magnétiques 7 & 8 portent chacun un enroulement, les deux enroulements égaux étant réunis en série et pouvant être alimentés en 9 par le courant de commande, par exemple un courant alternatif. Les sens des enroulement sont tels que, pour un sens de courant,le champ de ce courant dans 7 est dans le sens de la flèche et dans 8 dans le sens opposé; pour l'autre sens du courant, les champs s'inversent. Si les shunts 7 & 8 sont identiques comme section et structure magnétique, il se produit exactement les mêmes phénomènes, quel que soit le sens de l'alimentation 9.
Si l'on suppose un sens du courant provenant de 9, tel que le champ dans 7 soit du sens de la flèche, ce champ tend à augmenter dans 7 le flux qui y circulait déjà en provenance de l'aimant 1, mais comme l'induc- tion est amenée au voisinage de la saturation, l'augmentation du flux sera négligeable. Par contre dans 8, le champ provenant des ampères-tours de l'enroulement alimenté par 9 s'oppose au flux en provenance de l'aimant 1; il en résulte que ce flux ne pouvant plus facilement s'écouler dans 8, tend à passer dans l'armature 6 On voit ainsi que la valeur du flux qui agit sur l'armature 6 peut être graduée par réglage du courant dans 9 et que le flux dans 6 est, entre certaines limites, proportionnel au courant circulant dans 9.
Si l'on considère le courant de sens opposé, les rôles de 7 & 8 sont intervertis, mais le résultant dans 6 est toujours le même. L'effet re- marquable obtenu est que le flux utile dans 6 est toujours dans le même sens, quel que soit le sens du courant dans 9.
L'exemple des figso 2 (vue en élévation) et 3 (coupe transversa- le suivant le plan A-B de la fig. 2) montre une disposition particulièrement avantageuse. Les éléments 1, 2,3, 4, 5, 6 sont constitués comme dans la fig 1; les shunts 7 & 8 au lieu d'être superposés, sont situés côte à côte dans le même plan. De ce fait, la symétrie d'action de ces deux éléments est parfaite. Ceci permet de plus une réalisation meilleure et plus économique; en effet, tout le circuit magnétique principal (1,2, 3, 4, 5, 6) peut être avantageusement constitué par des pièces massives et les shunts 7 & 8 par de fines feuilles de tôle à transformateur.
Ces tôles peuvent être découpées avec deux trous circulaires pour venir s'enfiler sur,les noyaux cylindriques 2 & 3 Le flux alternatif circule donc uniquement dans un circuit feuilleté, ce qui limite à une valeur très faible les courants de Foucaulto
Une autre disposition'est représentée par la Fig. 4 L'aimant 1 est à la partie médiane des noyaux 2 & 3 et les shunts 7, 8 à la partie su- périeure (enfilés sur les noyaux 2 & 3, suivant une disposition analogue à celle de la Fige 3)
Afin d'atténuer les fluctuations du flux redressé dans l'armatu- re et même différer notablement son apparition ou sa disparition, on peut dis- poser comme dans la Fig. 5, en 10 et en 11, des anneaux conducteurs autour des noyaux.
Les courants induits dans ces anneaux s'opposent aux variations rapides du flux qui -Les traverseo On peut aussi disposer en 12 et en 13 des anneaux analogues, afin d'éviter que les dérivations alternatives du flux risquent, à la longue, d'amoindrir le magnétisme rémanent du barreau aimanté 1
On peut, bien entendu, Fig. 6, remplacer l'aimant permanent 1 par un noyau 14 muni d'un enroulement alimenté en 15 par un courant continu.
Le flux utile dans l'armature 6 n'apparait que si les enroulement alimentés par 9 & 15 sont parcourus par des courants de sens convenables, la valeur du flux dépendant, dans ce cas, des valeurs de l'intensité des deux courants, respectivement dans 15 et dans 9
On constate aussi que si l'on se dispense d'enroulement sur l'un des shunts 7 ou indifféremment 8, on obtient encore un fonctionnement accep- table avec un seul enroulement; la consommation est cependant augmentée. On peut même, en rapprochant les noyaux 1 & 2 pour favoriser un flux de fuite dans l'air, n'avoir qu'un seul shunt 7 avec un enroulement, le fonctionnement
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est encore possible, mais sensiblement moins bon
De-une façon plus générale, on peut disposer entre les noyaux 2 & 3 plus de deux shunts magnétiques.
Si l'on dispose par exemple de courant triphasé, il est avantageux d'utiliser trois shunts bobinés et excités de façon telle que la somme instantanée des trois champs alternatifs soit nul- le ; en généralisant, on peut disposer n noyaux excités par des courants à n phases.