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Installation d'alimentation en énergie.
La présente invention a pour but de créer un réglage particulièrement sensible propre à maintenir le courant de consommation constant, dans une installation d'alimen- ta tion en énergie qui comporte un organe de réglage qui
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règle le courant provenant d'une source du courant et qui doit être livré au consommateur.
L'on y parvient principalement en soumettant un courant continu qui au*
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lionne l'organe de réglage et qui est onndr6 par une tension continue pulat01re. qui s'annule périodiquement, une .commande par impulsions: par 'l'intermédiaire d'un redresseur commandé (diode à quatre couchas) entre 116160- trode de commande et la cathode duquel agit une tension de commande qui est soumise à l'Influence du courant de
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consommation et qui fait au moins ÇJ.:
)prCi¯1mat1vement dis- paraître la résistance du redresseur ocundé. lorsque la valeur critique est dépassée, et rétablit la rési- stance du redresseur commande après passade de la ten-
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sion continue pulsFitoire par la valeur zéro, lorsque la tension de cor.s,nde est abaissée cous la valeur cri- tique, Conformément à l'invention, la source de courant peut: être soit un alternateur, soit une génératrice de cou-
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rant continu qui est incluse dans Ilinstallationg. soit un secteur à courant alternatif auquel est raccordée l'installation.
Le deuxième type de source de courant en- tre en considération par exemple dans le cas des char- beurs pour batteries. L'organe de. réglage précité peut
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être un enroulement d'excitation d'une jdnerat-rlod ou bien un enroulement d'aimantation de polarisation d'une bobine de self qui ent montée dans le conducteur d' 11moll t"", t10n du i consommateur, deiLi-s la cas où l in:. t4,llation est rue-- cordée à un secteur à courant alternatif
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Le courant continu, qui actionne l'organe de régla-
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ge, ofeet-à-dire le courant qui traverse d'une façon générale un enroulement d'excitation ou de commande, est avantageusement fourni par un redresseur qui est rac- cordé en monophasé à un secteur à courant alternatif.
A titre d'exemple, ce redresseur est alimenté par un alternateur qui constitue la source de courant de l'In- stallation, par l'Intermédiaire d'un transformateur et
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d'une bobine de self, de préférence d'une bobine à entre- fer, qui possède une Inductance sensiblement constante dans une amme de fréquences étendue.
Lorsque la source de courant de l'installation est constituée par une gén
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oratrice de courant continu, le redresseur qui alimente l'enroulement d'excitation en courant peut être raccordé à l'enroulement d'induit de la génératrice de courant, par l'intermédiaire, par exemple, de bagues collectrices,
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La tension de conaande qui ac1 t entre l'électrode de oor,u.irtde et la cathode du redresseur commode peut être engendrée par la différence entre une tension qui est fonction du courant de consommation et une tension constante, de préférence la tension de blocage d'une diode
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redresreuse, d'une diode de Zenor par exemple.
Dans ce cas, la tendon qui ont fonction du courant de conoonuna- tion peut être éullo à la chute de potentiel à une réai... stance qui est traversée par le courant de consolation, ou 11.1..:!1 aile .1)f}ut être constituée par la chute de poten- tiel à une rur.irtauoe qui est traverrée par un courant dérivé du courant de oonlJoJn;1I,2.t1on.
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Il est également possible de réaliser le réglage d'une installation d'alimentation en énergie, conformé- ment à la présente Invention, non seulement en mainte- nant le oourant de consommation constant, mais en main- tenant également automatiquement la tension au consomma- teur constante.
Dans ce but, l'on peut monter, en paral- lèle aveo le redresseur de commande qui limite le courant de consommation, un autre redresseur commandé, entre l'électrode de commande et la cathode duquel existe une différence entre deux tensions dont l'une est la tension au consommateur ou une tension proportionnelle à cette dernière, et dont l'autre est constituée par la tension de blocage d'une diode redresseuse, d'une dio- de de Zener par exemple, qui fournit en même temps la tension de référence constante destinée à la commande du premier redresseur commandé. Mais 11 est également possible d'utiliser un seul et même redresseur commandé pour Imiter le courant de consommation et pour limiter la tension au consommateur.
L'on peut y parvenir par exem- ple en ce qu'entre l'électrode de commande et la cathode de ce redresseur commandé agit la différence entre une tension variable et une tension constante, cette der- nière étant fournie de préférence par la tension de blo- cage d'une diode redresseuse, d'une diode de Zener par exemple, tandis que la tension variable est déterminée par la chute de potentiel chaque fois plus grande des chutes de tension qui se produisent sur deux résistances,
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l'une (la ces chutes de potentiel correspondant au courant de consommation et l'autre correspondant à la tendon au consommateur,
tandis que âeux cellules de blocage @ qu'il ne sse oaurunt oircuit qui oonempêchent qu'il ne passe du courut du circuit qui con- tient l'une des résistances vers le circuit qui contient l'autre résistance. Il subsiste oependant également la possibilité d'Influencer un redresseur commande qui sert aussi bien à limiter le courant de consommation qu'à limiter la tension au consommateur,redresseur entre l'électrode de commande et la cathode duquel s'exerce la différence entre deux tensions dont l'une correspond à la tension au consommateur et dont l'autre est constante.
L'on peut notamment monter en parallèle à un dispositif de contact qui est déterminant pour l'une des deux tensions précitées! un transistor dont la base et l'émetteur se trouvent dans un circuit qui est ali- mentd par une tension proportionnelle au courut de con- sommation et qui contient une diode redresseuse qui est syntonloée avec les autres éléments du circuit de telle manière que lorsque le oourant de consommation a atteint la valeur limite, la tension d'écluse à la diode est dé- passées et, par suite de l'augmentation correspondante de l'intensité du courant de la base, la résistanoe du transistor est abaissée*
Les dessina représentent des schémas de montage de différents exemples de réalisations l'objet de l'inven- tion.
Dans le, montage représenté à la fig. 1, un consomma- teur 1 est raccordé à une génératrice de oourant continu 3,
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par l'intermédiaire des lignes 2. Un enroulement d'exol- tation 4 de la génératrice est alimenté par le re- dresseur d'excitation 5 qui est alimenté par l'enroule- ment (T'Induit de la génératrice par l'Intermédiaire des deux bagues collectrices 6, en passant par un trane- formateur 7 et 'une bobine de self 8, en courant alter- natif monophasé. La bobine de self 8 est une bobine qui possède une inductance sensiblement constante dans une gamme de fréquences étendue. 11 s'agit de préférence d'une bobine à entrefer.
Une diode à quatre couches 11 est raccordée parallè- lement à l'enroulement d'excitation 4,au redresseur d'ex- citation 5, à l'aide des lignes 9,10, de telle manière que l'anode de cette diode est liée au pôle positif et sa ca- thode au pôle négatif du redresseur 5. Une ligne 13a qui contient une résistance ohmique 14 et une diode de Zener
15 part d'un point 12 de la ligne 2 raccordée au pôle po- sitif de la génératrice) de cette diode de Zener part une ligne 13 qui aboutit en un point 16 qui se trouve sur la ligne 2 raccordée au pôle négatif de la génératrice 3.
Une résistance 17 est montée entre le consommateur 1 et le point 16. Une ligne 19 part d'un point 18 compris en- tre la résistance 17 et le consommateur 1, pour abou- ' tir à l'électrode de commande 20 du redresseur 11 comman- dé. Un point 21 compris entre l'iode de la diode de Zener
15 et.la résistance 14 est raccordée à la cathode du re- dresseur commandé, par une ligne 22.
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Tant que le courant qui traverse le consommateur 1 n'a pas encore! atteint la valeur qui doit être maintenue constante,le surplus de la ohute de potentiel à la ré-
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sistanoe 17 par rapport à la tension de blocage de la diode de Zener 15 est Inférieur à la tension de seuil du redresseur commandé. En conséquence de dernier possède une résistance de grandeur pratiquement Infinie et l'enroule-
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ment d'excitation 4 est travversé sensiblement par la to- taillé du courant fourni par le redresseur d'excitation 5, de sorte que la génératrice 3 est totalement excitée.
La résistance 17 est calculée de telle manière que
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lorsque le courant du consommateur dépasse la valeur ^.. ' te qui doit être maintenue constante, la différence entre la chute de potentiel à la résistance 17 et la tension de blocage de la diode de Zener 15 est supérieure à la ten- sion de seuil du redresseur oommandé. A cet Instant, la résistance du redresseur commandé devient Immédiatement pratiquement nulle, ce qui équivaut dans la pratique à un
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court-alroultage de l'enroulement d'excitation 4. En con- séquence, le courant d'excitation diminue suivant une fono-
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tion jî.
Lorsque la force électromotrice dans la génératrice 3, et, par suite, le courant du consommateur ont diminu4 de ce fait, a tel point que la différence entre la chute de potentiel à la résistance 17 et la t eneion de blocage de la diode de z8noJ 15 at inférieure à la t enclon de seuil du redresseur commandé) 11, la résistance initiale de ce redresseur est à nouveau restaurée dès que l'amplitude de la tension continue, pulsatoiro au redresseur d'excitation 5 a passé par la. valeur zéro. En conséquence, le courant
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qui travers* 1'enroulement d'excitation 4 croît suivent une fonction e, et le cycle qui vient d'être décrit re- commence à nouveau.
Du fait que le redresseur commandé 11 est ouvert et formé suivant une succession rapide, suivant le proces- sus qui vient d'être décrite l'on obtient une commande par impulsions qui établit le courant d'excitation à une valeur moyenne déterminée à laquelle correspond un cou- rant déterminé constant chez le oomsommateur.
Le schéma de montage représenté à la fige 2 se dis- tingue de celui de la fig. 1 en ce que la tension entre l'électrode de commande 20 du redresseur commandé 11 et la cathode de la diode de Zener 15, est raccordée d'une autre manière avec le courant du consommateur.. En parti- culier, cette tension provient d'une résistance ohmique
24, par l'Intermédiaire d'un contract glissant 23. Cette résistance se trouve dans un circuit qui part d'un re- dresseur auxiliaire dont le pale négatif est raccordé à la ligne 13 entre la cathode de la diode de Zener 15 et le point 16.
Le redresseur 25 est alimenté en courant alternatif par les lignes 26 qui sont accordées, par exemple, aux bagues collectrices 6 de la génératrice 3, ou qui peuvent provenir d'un quelconque secteur à courant alternatif. Une bobine de self 27 qui possède un enroule. ment 28 d'aimantation de polarisation traversé par le cou- rant de consommation, est Intercalée dans l'une des lignes
26.
Le nombre de spires de cet enroulement d'aimantation de polarisation est calculé de telle manière que l'on alto -pour des valeurs considérées du courant de consommation, une gamme d'ampères-tours dans laquelle le courant qui
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traverse la bobine de self 27 et les ampères-tours soient encore proportionnels entre eux. Il en résulte que le cou- rant qui traverse le redresseur auxiliaire 25 et la ré- sistance 24 est proportionnel au courant de consomma- tion.
Il en résulte une chute de potentiel égale à la différence entre une tension proportionnelle à la tension de conformation et la tension de blocage constante de la diode de Zener 15, entre l'électrode de commande 20 et la cathode 20a du redresseur commandé 11, de sorte que la même commande par Impulsions est tond entalement déter- minée que dans le circuit de montage représenté à la fig.
1.
SI l'on se réfère à présent au schéma de montage représenté à la fig. 3, le consommateur 1 est alimenté en énergie par un alternateur 30, par l'Intermédiaire des lignes 29. Un courant proportionnel au courant de consom- mation est amené à un redresseur de réglage 25, par l'in- termédiaire di'un. transformateur de courant 31 dont l'enrou- lement primaire se trouve dans une ligne 29;
le circuit continu qui sort de ce redresseur se ramifie en deux lig- nes 32, 33, dont l'une, la ligne 32, contient deux réel- stances ohmiques montées en série, 34, 24, et dont l'autre, la ligne 33, contient une résistance ohmique 35 et une dio- de de Zener 15. Un point 36 compris entre les résistances 34 et 24 est raccordé à l'électrode de commande 20 du re- dresseur commandé 11, tandis qu'un point 38 compris entre l'anode de la, diode de Zenr 15 et la résistance 35 est raccordé à la cathode 20a du redresseur commandé 11, par
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une ligne 39.
bans oe montage également, la chute de tension entre l'électrode de commande 20 et la cathode
20a du redresseur commande 11, est égale à la dit- férenoe entre une chute de potentiel proportionnelle au courant de consommation* à savoir la chute de poten- tiel à la résistance 24, et la tension de blocage de la diode de Zener 15. Dans ce cas, il est avantageux que le redresseur d'excitation 5 soit raccordé aux lignes 29 de l'alternateur 30. Bien entendu, un circuit de montage fondamentalement identique peut être utilisé dans le cas d'une génératrice de courant triphasé.
La fige 4 représente un exemple de maintien de la constance non seulement du courant de consommation, mais au: si de la tension au consommateur. Le échoua de montage représenté à la fig. 4 concorde avec celui, de la fige 2, à la l'exclusion toutefois du fait que deux résistances
40, 41 sont montées en parallèle avec la résistance 14 et la diode de Zener 15, et qu'un point 42 compris entre ces deux résistances est raccordé, par une ligne 43, à l'élec- trode de commande 44 du deuxième redresseur commandé 45 qui est raccordé au redresseur d'excitation 5 en parallèle avec le redresseur commandé 11 et l'enroulement d'exalta- @ tion 4.
La cathode 46 du redresseur commandé 45 est de ce fait également raccordée à l'anode de la diode de Zener 15, plus précisément en un point 47. Il résulte de ce qui pré- cède que la chute de potentiel dérivée du contact glissant
23 sur la résistance 24 est proportionnelle au courant de consommation, tandis que la chute de potentiel à la rési- stance 41 est proportionnelle à la tension du consommateur 1 qui apparaît entre les points 12 et 16. Il s'ensuit que
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c'est soit le redresseurcommandé 11, soit le redresseur
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oomaandé 45 qui est ouvert lorsque respectivement le cou- rant de consommation ou. la tension au.
consommateur dépasse la valeur limite correspondante, de sorte que la commande par impulsions qui en résulte maintient aussi bien le courant de consommation que la tension au consommateur constantes dans d'étroites limites*
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Dane le ffohema de montage représente a la fig. 5, lan deux redresseurs commandes 11 et 45 de la flg.
4 sont remplaces 1-.Irun ceul redresseur commandé 48* Dans ce cir- cuit, le contact Glissant 23 et le point 42 sont rac- cordés à la line 52 par des lignes 49 et 50, respective-
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ment,, en un point 51 de celle-ci} la llene 52 aboutit à l'électrode de eomuunde 53 du redresseur commandé 41,3*Deux cellules à couche de barrage-, 54 et 55 respectivement, sont Intercalées de telle manière dans les lignes 49 et 50
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qu'il ne peut penser aucun courant vers le contact gl3a.. rant! 23 aum-1 bien après le point 42 que depuis ce der- nier. Il en recuite que, des deux chutes de potentiel dont l'une ent dérivée du contact glissant 23 à la resi-. sttjaoe 24 et itfont l'autre ce ]. ï,p . 7 , L w.' J 1w lu .,t L 4 Â, . n 'v..
J .. l; ; ?. seule ept déterminante pour la chute de potentiel entre l'électrode de ooiauando 53 et la cathode 56 du redresseur coan'Lndé 48# oçille qui est la plus grande à l'instant con elddrê. En conséquence# le redresseur commande est ouvert lorsque soit le courant de consommation a depamé sa valeur limita correspondante, soit la tension u consomma tour ed; plus elcv'ee que la valeur à limiter, La ±les 5 montre par nHleurs que la couoMMateur pout iître allmonte" en cou-'
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rant continu également par l'intermédiaire d'un re- dresseur 57 qui est alimenté par une génératrice 58 de courant triphasé. Les lignes d'amenée au transformateur de coupure 7 ainsi que les lignes d'amenée 26 au re- dresseur auxiliaire 25 partent de lignes de phases de cette génératrice, en pareil cas.
Dans le schéma de montage représenté à la fig. 6, le redresseur commandé 48 est monté dans son principe de la même manière que dans le schéma de montage de la fig.
5, en liaison avec une diode de Zener 15 et une résistance 41 montée en parallèle avec cette dernière, une chute de potentiel se produisant à la résistance 41 et éteint pro- portionnelle à la tension au consommateur 1. Pour limiter le courant de consommation , l'on utilise en pareil cas un transistor 59 qui présente une succession de couches P - N - P. L'émetteur 60 de ce transistor est relié par une ligne 61 à un point 62 qui se trouve sur la ligne 2 qui part du pôle positif du redresseur 57. Le collecteur 63 du transistor est relié, par l'intermédiaire d'une llne 64,avec le point 42 compris entre les résistances 40 et 41, point d'ou\part la ligne 52 qui aboutit à l'électrode de commande 53 du redresseur commandé 48.
La basa 65 du transistor est raccordée par l'Intermédiaire d'une li- gne 66, et à travers la diode redresseuse 67, au conduc- teur d'alimentation 68 qui part d'un point 69 qui ce trouve sur la llne 2 raccordée au pôle positif du re- dresseur 57, et qui se ramifie pour aboutir aux résistan- des 14 et 40. Une résistance 70 est Intercalée entre les pointa 62 et 69 de la ligne 2.
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Tant que le courant de oonsQmma.t1on n'a pas encore atteint la valeur qui doit être maintenue constante, la chute de potentiel à la résistance 70 n'a pas encore
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atc1nt la valeur qui correspond à la tension d'doluee à la diode redresseuse 67. En conséquence, 11 ne passe à travers l'émetteur 60 et la baee 65 qu'un faible cou* rant intermittent, de sorte que le tratHI1otor 59 possède une résistance très élevée.
En conséquence* le potentiel au point 42 est déterminé par la chute de potentiel aux résistances 70 et 40, et le redresseur commandé 48 n'est
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ouvert que lorsque la t exrrIon.su. consommateur 1 a atteint la valeur limite correspondante et que, par suite, la dit... ,/: :érenaQ entre la chute de potentiel à la r4r.tarce 41 et; la tension de blocage à la diode de Zoner 15 dépassent la tension de seuil du redresseur commandé 48.
La résistance 70 est alors calculée de telle ma-
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nlre que lorsque le courant de oCJnsomJ.l&t1on dépassa- eô. valeur limite correspondante, la tension d'écluee 6p4ra1. -, à la diode redresse use 67 et p&p suite le -courant qui treC. . ' , verse llérc:tteux 60 et la banc .65 lo'.rott'de faon 1rqg11é,.
En conséquence, la résistance du transistor 9,9 diminue ,pùÈ!".' quement dans', une grande proportion de cortë que le potnt1: au point 42 n'est que légèrement Inférieur au potentiel au
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point 62'. il en résulte que la oliute do potentiel à 3,a':é a ;.. r"'"- J; 1 Eistanoe 41 augmente, de Forte que la'différence 6n.t',:i' :.J , * '"4 ' If chute de potentiel et la tension de bloc.age d-e 'f!;l."d1Ó4é'l;
.;j .. ,' 'i , . 2ener 15 est supérieure à la tension de rent-1 du 'l'p:r,e\'1i;.Q;I,' 1- '"1 ' '
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commandé, ce qui détermine l'ouverture dote dernier* Comme,de ce fait, l'enroulement d'excitation 4 est pratiquement court-circuité, le courant d, consommation est limité par un réglage par impulsions correspondant qui se superpose au réglage par impulsions de la tension au consommateur.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la fig. 7, l'on utilise à la place du transistor 59 un transistor 71 dont la disposition par couches est la suivanteN - P - If. L'émetteur 72 de ce transistor est racoordé au point 16 qui se trouve dans laligne 2 qui mène au pôle négatif du redresseur 57, par une ligne 73a.
Une liigne 74 relie le collecteur 73 de ce transister au point 47 qui se trouve entre l'anode de la diode de Zener 15 et la résistance 14 et qui cst relié à la cathode 56 du red resseur commandé 48, La base 75 du transistor 71 est raccordée, par une line 76, en passant par une diode redresseuse 77, à la llne 13 qui relie la cathode do la diodede Zoner 15 au point 18. La résistance 17 est Inter'- calée entre les pointa 18 et 16.
Tant que le courant de consommation n'a pas encore atteint la valeur qui doit être maintenue constante, la chute de potentiel à la résistance 17 est si faible que la tension d'écluse n'apparaît pas enoore à la diode re- dresseuse 74. En conséquence, 11 ne passe à travers la base 75 et l'émetteur 72 du transistor 71 qu'un courant inter- mittent de faible intensité, de sorte que le transistor possède une résistance très élevée. En conséquence, la ten- sion de blocage de la diode de Zener 15 exerce en totali- té son activité.
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Lorsque le courant de consommation dépasse la va- leur limiter, la tension d'écluse apparaît de ce fait par suite d'un calcul correspondant de la résistance 17, à la diode redressasse 77, de aorte qu'il passe brusque- ment un courant de base relativement important et la ré- sistance du transister 71 disparaît pratiquement. ceci équivaut pratiquement à un court-cireuitage de la diode de Zone.-. Fn Conséquence, la chute de potentiel entre l'électrode de commande 53 et la cathode 56 est sensible- ment égale à la chute de potentiel à la résistance 41,de sorte que la tension de seuil est dépassée et.que le re- dresseur commandé 58 est ouvert.
Dans oe cas également, la commande par impulsions qui limite le courant de con- sommation vient se superposer à la commande par Impulsions qui limite la tension au consommateur.
La fig. 8 représente une variante de réalisation de l'exemple représenté à la fig. 1, laquelle consiste à mom- ter le redresseur commandé 11 non pas en parallèle avec l'enroulement d'excitation 4, mais en série avec ce der- nier. Dans ce cas, l'anode de la diode de Zoner 15 est raccordée à l'électrode commandée 20 et le point 18 est raceordé à la cathode 20a du redresseur commandé, Ainsi, lorsque le courant de consommation dépasse la valeur limite correspondante et que la chuta de potentiel à la rési- stance 17 dépasse de ce fait une valeur déterminée, la différence entre la tension de blocage de la diode de
Zoner 15 et la chute de potentiel à la résistance 17,
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donc,
la chute de potentiel entre l'électrode de commande
20 et la oathode 20a, devient : Inférieure à la tension de seuil du redresseur commandé 11. En conséquence, c re- dresseur est formé des que l'amplitude de la tension con- tinue, pulsatoire qui apparaît au redresseur d'excitation
5 est passée par la valeur zéro. De ce fait,
le courant qui traverse l'enroulement d'excitation 4 décroît suivant une fonction e et il se produit une commande par impulsions qui donne une valeur moyenne pour le courant d'excitation et maintient par suite le courant de consommation con- stant. Pour protéger l'enroulement d'excitation 4 des sur- tensions lors de la fermeture du redresseur commandé, l'on monte en parallèle avec ledit enroulement, une cellule re- dresseuse 78.
L'on peut monter, conformément au principe de la fige 8, le redresseur commandé correspondant, en.série -.*avec l'enroulement d'excitation 4 ou un enroulement core- respqndant, normalement également dans les autres types de montage.
La fig. 9 représente un exemple de maintien du cou- rant de consommation qui!provient d'un secteur à courant alternatif 79, constant. Dans ce cas, une bobine de self sommateur 1; cette bobine comporte un enroulement d'aiman- tation de polarisation. Cet enroulement remplace 1 'enroule,. ment d'excitation 4 qui était inclus dans les schémas de - montage décrits précédemment* A titre d'exemple, la fig. représente l'agencement de l'enroulement 82 d'aimantation de polarisation à la place de l'enroulement d'excitation 4
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raréarnt ,x .4 fig.
Les' fis* t10 et Il représentant deux variante$ des eohemas lit montage représentai aux figo 6-et 74 Selon ces variantes la diode de zoner 15 remplace la réel-
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stance 51., t 4 résistance 41 remplace la résistance 40* Dans cecas, la cathode 83 de la diode de Zoner 15 est raccord 1 électrode de commande 53 du redresseur com- mandé 48, ét le point 42 compris entre les résistances 41
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et 40 eat 'eac ordé à la cathode 56 du redresseur commande.
Dans la t,. 04 le transistor 59 est monte de la même manière ki14 4 d.a.s la fig. 6, et dans lm flg. 11, le tran sistor 71 est monté de la même manière que dans la fig. 7, / Dans les exemples de réalisation décrits, la disde
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de Z ne* le ut dans certains cas être remplacer par une diode r 4r#odeuse ordinaire ou par deux ou plusieurs diode
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redresseuees montres en série. Dans les exemples de réali- nation eré entée aux fige 6,7,10 et 11, les diodes re;s' dresseu4èo 6' et 77 peuvent être remplacées, dans oe:rîï4ipâ cas, perdes diodes de Zoner.
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novoiidleutionoiv.