Dispositif pour la détermination des variations se produisant dans la fréquence d'un courant électrique alternatif. Dans les installations électriques utilisant des alternateurs ou autres sources d'énergie électrique alternative, il est très souvent né cessaire de maintenir constante la fréquence du courant. Dans cc but il est désirable que certains changements se produisant dans cette fréquence puissent être observés d'une ma nière simple et rapide.
L'invention se rapporte à titi dispositif pour la détermination des variations se pro duisant dans la fréquence d'rrrr courant élec trique alternatif. Suivant cette invention, une paire de réseaux sont alimentés par une source commune de courant alternatif, l'un desdits réseaux ayant une caractéristique de trans mission telle qu'un changement se produit dans l'atténuation du courant le traversant à la suite d'un changement dans la fréquence du courant reçu. Des moyens, comprenant un appareil indicateur, sont associés avec les deux réseaux pour comparer les amplitudes des courants à leur sortie.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention. Suivant ces différentes formes, une partie de l'énergie fournie par la source de courant alternatif est transmise à travers deux réseaux qui sont ajustés de telle sorte que les cou rants dans leurs circuits de sortie sont iden tiques pour une certaine fréquence, et seule ment pour cette fréquence. Au moins un de ces réseaux a des caractéristiques telles qu'un changement important se produit dans l'atté nuation qu'il offre, si une variation même faible a lieu dans la fréquence du courant qui le traverse.
L'atténuation offerte par l'autre réseau peut aussi varier avec la fréquence, mais dans la forme préférée ce deuxième ré seau offre une atténuation qui est pratique ment indépendante de la fréquence. Puisque les courants de sortie des réseaux sont égaux seulement pour une certaine fréquence, des ac croissements ou des diminutions se produisant dans cette fréquence provoquent un défaut d'équilibre entre ces courants, ce défaut de venant de plus en plus grand à mesure que le changement dans la fréquence devient de plus en plus grand.
Les composantes du courant alternatif transmises par les deux courants sont rectifiées et appliquées, l'une eu opposition à l'autre, à un dispositif indi cateur très sensible, la déviation de l'aiguille de ce dispositif indiquant alors un accroisse ment ou une diminution dans la valeur nor male de la fréquence du courant provenant du générateur.
Ainsi qu'il a été mentionné, l'arrangement peut être tel que les deux réseaux offrent la même caractéristique d'atténuation. Dans ce cas, on s'arrange pour que la déviation de l'aiguille du dispositif indicateur soit due à la somme des effets d'atténuation dans les deux réseaux en parallèle. Cet arrangement permet d'obtenir une sensibilité très grande, tandis que le fait de prévoir des inductances ou des capacités variables dans les deux ré seaux offre un moyen d'ajuster l'ensemble pour toute une série de fréquence.
Dans la description suivante on a envi sagé une forme d'exécution qui tout ci) étant suffisamment sensible pour les cas ordinaires, est très simple à réaliser et offre une grande sécurité ainsi qu'un réglage facile à effectuer. Un circuit de surveillance fournit des indica tions visueiles constantes.
La fig. 1 représente un arrangement per mettant la détermination des variations en visagées, cet arrangement étant pourvu d'un circuit à lampes servant d'indicateur ; la fig. 2 est un diagramme se rapportant au fonction nement de cet arrangement, et la fig. 3 est une forme modifiée de l'arrangement de la fig. 1.
Suivant la fig. 1, une paire de barres col lectrices 5 et 6 sont connectées aux pôles d'un générateur 7 ou autre source convenable de courant. alternatif. Un filtre 9 est connecté aux barres collectrices à travers un commu tateur 3 et une résistance ajustable 8, tandis qu'une ligne artificielle ou résistance équili- breuse 10 est de même connectée aux barres collectrices en parallèle avec le filtre 9. Ce lui-ci est du type général bien connu, ayant des caractéristiques telles qu'il transmet avec une atténuation négligeable une certaine bande (le fréquences, tandis qu'il atténue très forte- ment les fréquences placées en dehors de cette bande.
Ce filtre peut être du type décrit dans la troisième partie d'un article de<B>31.</B> Otto J. Zobel, intitulé "Tlieory and Design of Uniform and Composite Electric Wave-filters## publié dans le "Bell 8y stem Technical Jour- nall' du mois de Janvier 1923.
Ce genre de filtre contient en général une série de sections renfermant des réactances en série et en shunt, établies suivant les règles connues. de ma nière à répondre à la série des fréquences (les courants qui doivent être transmis. Le filtre 9 est de préférence un filtre à, limite supérieure qui laisse passer tous les courants dont les fréquences sont en-dessous d'une fréquence de rupture donnée, tandis qu'il atténue très for tement les courants dont les fréquences sont supérieures à cette fréquence limite.
Deux appareils rectificateurs sont reliés électromagnétiquement au filtre 9 et à la ligne artificielle 10 afin de rectifier les cou rants alternatifs transmis. Un genre conve riable quelconque d'appareils peut être utilisé dans ce but, comme par exemple des détec teurs du type communément employé dans les installations de transmission radiophoniques, ou bien si on le désire, des couples thermo électriques pouvent être utilisés à la place desdits rectificateurs.
Suit- le dessin, on a re présenté deux détecteurs équilibrés 11 et 13 consistant en des tubes à décharge électro niques à trois électrodes et à vide poussé, le détecteur 11 étant couplé au circuit de sortie du filtre 9 par le transformateur 12, tandis que le détecteur 13 est couplé au circuit de sortie de la ligne artificielle 10 par le trans formateur ,.14. GTn circuit .1. branché sur le transformateur 12 et semblable à la ligne ar tificielle 10, peut être substitué au filtre 9 par le commutateur 3. Le but de ce circuit est exposé dans la suite.
Les détecteurs 11 et 13 sont placés l'un par rapport à l'autre en opposition, de telle sorte que l'amplification est maintenue égale pour chacun d'eux, leurs anodes étant con nectées aux conducteurs 30 et 32 d'un cir cuit à lampes de signalisation tel que celui indiqué à la droite de la ligne pointillée de la fig. 1. De cette manière l'énergie rectifiée d'un des détecteurs s'oppose à l'énergie rec tifiée de l'autre détecteur. Le courant inté rieur est fourni aux appareils 11 et 13 par la batterie 16 connectée au point milieu de l'enroulement du galvanomètre, ou réunie aux conducteurs 29 et 31.
Un galvanomètre pourvu d'une échelle convenablement graduée et d'une aiguille pouvant se déplacer sur la face de cetté échelle quand les courants opposés dans le galvanomètre ne s'équilibrent plus, pour rait remplacer le circuit montré à la droite de la fig. 1. Dans ce cas une paire de lampes indicatrices pourrait aussi être utilisée, les circuits de ces lampes étant fermés par l'ai guille du galvanomètre quand celle-ci est déviée d'une distance déterminée par rapport à sa position normale. La ligne artificielle 10 est ajustée pour équilibrer les courants de sortie du filtre 9 pour une fréquence déterminée comprise dans la rangée transmise par ledit filtre.
Cela peut être réalisé en agissant sur l'élément ajus- table de la ligne artificielle jusqu'à ce que l'indicateur indique zéro quand la fréquence envisagée a lieu. Si la fréquence du courant fourni par la source 7 s'accroît ou diminue, alors les courants opposés dans l'enroulement du galvanomètre varient d'une manière ap préciable, ce qui provoque la déviation de l'aiguille de cet instrument. Si les appareils 11 et 13 ne sont pas exactement équilibrés, un ajustement peut être réalisé pour com penser cette différence, indépendamment du fait que la fréquence est exacte à ce moment ou non. Dans ce but, le réseau de réglage 4 est ajusté pour offrir la même atténuation que le filtre 9.
Quand un nouveau tube est introduit dans le circuit, le filtre 9 est remplacé par le réseau 4 au moyeu d'un commutateur 3, et le réseau 10 est ensuite ajusté jusqu'à ce que l'indicateur marque le zéro pour le change ment de fréquence. Le commutateur 3 est alors ramené à sa position normale pour ré tablir le filtre 9 en circuit. Le dispositif fonctionne alors sous titi po tentiel de grille correctif, dont la valeur dépend de la différence existant entre les deux tubes, et son effet est de corriger la déviation du zéro due à cette différence.
La fig. 2 montre une courbe caractéris tique se rapportant au fonctionnement du dis positif, les lectures faites concernant les cou rants de sortie du filtre étant portées en or données, tandis que les fréquences sont indi quées en abscisses. D'après cette fig. 2, la courbe A peut être considérée soit comme représentant le courant de sortie du filtre ou soit comme indiquant la différence en atté nuation des deux réseaux. La ligne horizon tale B peut être considérée comme représen tant le courant de sortie de la ligne artifi cielle ou comme étant la ligne de zéro des lectures au dispositif indicateur.
Le galvano mètre marque zéro seulement pour une fré quence, c'est-à-dire la fréquence critique fo. Cela est dît au fait que la ligne artificielle 10 est ajustée pour que les composantes trans mises à travers le filtre 9 et la ligne artifi cielle 10 soient égales pour la fréquence nor male donnée fournie par le générateur. Par conséquent les courants de sortie des détec teurs 11 et 13 sont égaux à cette fréquence. Quand la fréquence tombe en dessous de la fréquence critique fo, l'atténuation du filtre 9 diminue très rapidement, de sorte que le cou rant de sortie du filtre s'accroît en proportion ainsi qu'il est indiqué par la courbe A de la fig. 2.
Quand la fréquence du courant fourni par la source 7 devient plus grande que la fréquence critique f'o, l'atténuation du filtre 9 s'accroît très rapidement. Puisque la ligne artificielle 10 a une atténuation qui est pra tiquement indépendante de la fréquence, la composante de courant transmise à travers elle n'est pas atténuée par le changement dans la fréquence, ainsi qu'il est indiqué par la ligne horizontale B de la fig. 2. Donc si le géné rateur 7 fournit une fréquence fo, les courants alternatifs appliqués aux détecteurs 11 et 13 sont égaux, et des forces électromotrices continues égales sont produites dans leurs circuits de sortie.
Dans ce cas, puisque le circuit est ainsi disposé que les deux forces électromo trices s'opposent, l'aiguille du galvanomètre reste dans sa position intermédiaire ou posi tion zéro. Si la fréquence du générateur 7 s'accroît, l'atténuation du filtre 9 s'accroît aussi, et par suite la force électromotrice sur le circuit de sortie du détecteur 11 décroît. Il s'ensuit qu'un courant résultant passe à travers l'enroulement du galvanomètre dans une direction telle qu'elle déplace l'aiguille sur l'échelle d'une valeur suffisante pour fermer le circuit d'une lampe.
D'autre part, si la fréquence du générateur 7 descend en dessous de la fréquence critique fo, l'atténuation du filtre 9 diminue, de sorte que la force électro motrice résultante s'exerce dans le circuit de sortie en direction opposée, amenant l'aiguille du galvanomètre à se déplacer dans l'autre sens, ce qui ferme le circuit d'une autre lampe.
Le circuit de surveillance, montré à droite de la ligne pointillée de la fig. 1, peut être utilisé s'il est nécessaire d'obtenir une indi cation constante et visible des conditions de fonctionnement de l'installation. -Dans ce but, trois lampes de différentes couleurs sont pré vues, une seule de ces lampes étant allumée à la fois. Une lampe blanche 19 s'allume quand le courant fourni par la source 7 est de fréquence normale ; une lampe rouge 20 s'allume quand la fréquence s'accroît au dessus de la normale ; et une lampe bleue 21 s'allume quand la fréquence tombe en dessous de la fréquence normale.
Une paire de batteries 22 et 23 de potentiels égaux peuvent chacune provoquer l'allumage d'une lampe avec un degré d'intensité moyen. Les résistances 24 et 25 en shunt respectivement sur les lampes 20 et 21 ont une valeur proche de la résis tance à chaud d'une de ces lampes. Deux relais à trois enroulements 26 et 27 sont prévus pour contrôler l'alimentation des lampes 19, 20 et 21. Le sens du courant à travers chaque enroulement individuel est toujours dans la même direction, et les flèches mar quées sur ces relais indiquent la direction dans laquelle chaque enroulement tend à ac tionner l'armature quand il est traversé par du courant.
L'enroulement de droite de chaque relais est normalement excité à travers un circuit comprenant un des pôles de la bat terie 28, les enroulements de droite des re lais 26 et 27, et l'autre pôle de la batterie. Ainsi qu'il est indiqué au dessin, l'armature du relais 26 est normalement en contact avec le conducteur 36, tandis que l'armature du relais 27 est normalement en contact avec le conducteur 34. Les enroulements centraux et de gauche sont égaux et reçoivent les cou rants traversant les détecteurs 11 et 13. Le courant du détecteur 11 passe à travers le cir cuit suivant: batterie<B>16,</B> conducteur 29, enrou lement de gauche de27, enroulement central de 26, anode du détecteur 11, cathode de celui-ci, et pôle opposé de la batterie.
Le courant pour le détecteur 13 passe à travers : la batterie 16, le conducteur 31, l'enroulement de gauche de 26, l'enroulement central de 27, le con ducteur 32, l'anode du détecteur 13, la ca thode de celui-ci, et l'autre pôle de la bat terie. Il est évident que quand les courants de sortie des détecteurs 11 et 13 sont égaux, les courants traversant les enroulements de gauche des relais 26 et 27 sont égaux aux courants à travers les enroulements centraux de ces relais. Dans ce cas, l'effet de ces cou rants sur ces enroulements se neutralisent et les armatures des relais soumises seulement à l'action des enroulements de droite occu pent les positions montrées au dessin.
Quand ces conditions sont réalisées, la lampe 19 est allumée sous l'action des batteries 22 et 23 qui s'exercent simultanément à travers les cir cuits suivants : 1 un des pôles de la batterie 22, le conducteur 35, la lampe 20 et la ré sistance 24 en parallèle, le conducteur 34, le contact supérieur et l'armature du relais 27, la lampe 19 et le pôle opposé de la batterie 22 ; 2 un des pôles de la batterie 23, la lampe 19, l'armature et le contact infé rieur du relais 26, le conducteur 36, la lampe 21 et la résistance 25 en parallèle, le con ducteur 37, et l'autre pôle de la batterie 23.
Puisque ces circuits sont chacun en série avec la lampe 19 et en shunt l'un avec l'autre, la lampe 19 reçoit quatre fois plus de cou rant que chacune des lampes 20 et 21, et par suite cette lampe 19 s'allume, tandis que les lampes 20 et 21 restent éteintes.
Si la fréquence du courant fourni par le générateur 7 s'accroît, le courant de sortie du détecteur 11 diminue proportionnellement, ainsi que cela a été expliqué précédemment. Par conséquent les courants passant à travers les enroulements centraux et de gauche des relais 26 et 27 ne sont plus en équilibre, la quantité de courant passant à travers l'en roulement central clu relais 26 et l'enroule ment de gauche du relais 27 étant mainte nant plus petite que celle du courant passant à travers l'enroulement de gauche du relais 26 et l'enroulement central du relais 27. L'action vers le haut exercée sur l'armature du relais 26 par suite de l'excitation de son enroulement de gauche, surpasse l'action vers le bas exercée sur cette même armature par suite de l'excitation de son enroulement cen tral.
Il en résulte que cette armature vient en contact avec sa borne supérieure. De même l'action vers le haut exercée sur l'ar mature du relais 27 par suite de l'excitation de l'enroulement central de ce relais, surpasse l'action vers le bas due à l'excitation de l'en roulement de gauche de ce relais. Cependant comme l'armature considérée est déjà en con tact avec sa borne supérieure, cette armature reste dans la position montrée au dessin. La lampe blanche 19 est alors court-circuitée, tandis que la lampe verte 21 est en circuit ouvert et que la lampe rouge 20 reçoit du courant à travers l'un des pôles de la batte rie 22, le conducteur 35, la lampe 20, le contact supérieur et l'armature du relais 26, et l'autre pôle de la batterie 22.
Cette lampe 20, en s'allumant, indique que la fréquence du courant fourni par le générateur 7 s'est accrue au delà de la fréquence normale. Si maintenant la fréquence de ce courant dimi nue et devient inférieure à cette fréquence normale, le courant du circuit de sortie du détecteur 11 s'accroît proportionnellement, et le courant passant à travers l'enroulement central du relais 26 et l'enroulement de gauche du relais 27 devient plus grand que celui passant à travers l'enroulement de gauche du relais 26, et l'enroulement central du relais 27. Il en résulte que les armatures des relais 26 et 27 font contact avec leurs bornes inférieures.
Dans ces conditions, la lampe bleue 21 s'allume à travers le circuit passant par l'un des pôles de la batterie 28, l'armature et le contact inférieur du relais 27, la lampe 21, le conducteur 37 et l'autre pôle de la batterie 23. Si l'armature de l'un des relais 26 ou 27 s'arrête dans une position intermédiaire à ses bornes, supérieure et inférieure, pendant un temps appréciable, et cela par suite d'un léger changement dans la fréquence du courant fourni par le générateur 7 et du courant de départ du détecteur 11, la lampe 19 reste néanmoins faiblement allumée afin d'indiquer qu'aucun changement appréciable dans cette fréquence n'a eu lieu.
Par exemple si l'arma ture du relais 26 s'arrête entre ses deux bornes, la lampe 19 reçoit encore du courant à travers le circuit s'étendant d'un des pôles de la batterie 22, le conducteur 35, la lampe 20 et la résistance 24 en parallèle, le con ducteur 34, la borne supérieure et l'armature du relais 27, la lampe 19 et l'autre pôle de la batterie 22. La lampe 19 ne reçoit plus . qu'un courant d'intensité moitié moindre que le courant normal, tandis que la lampe 20 n'est traversée que par un courant qui n'est que le quart de la valeur du courant normal de la lampe 19. Semblablement, si l'armature du relais 27 s'arrête entre ses deux bornes pendant un temps appréciable, la lampe 19 reste alimentée par le courant de la batte rie 23.
La fig. 3 représente le dispositif décrit ici, appliqué à une installation radiophonique. L'antenne 38 est connectée à la terre en série avec l'enroulement primaire d'un transforma teur 39, le secondaire de ce transformateur étant connecté au circuit d'entrée d'un mo dulateur équilibré 40. Les ondes captées par l'antenne 38 sont combinées dans le modula teur 40 avec une onde porteuse par une source convenable d'ondes constantes 41 en circuit avec le troisième enroulement du transformateur 39. Le circuit de sortie du modulateur 40 est relié à, un amplificateur 42 qui est connecté aux circuits d'entrée d'un filtre à limite supérieure 43 et d'une ligne artificielle en par-allèle 44.
Le filtre 43 est connecté au circuit d'entrée d'un détecteur 45, tandis que la ligne artificielle 44 est con nectée au circuit d'entrée d'un détecteur 46. Ces détecteurs sont branchés différentielle ment sur l'enroulement du galvanomètre 15. Dans une installation dur genre envisagé et réalisée pratiquement, la fréquence normale des ondes reçues par l'antenne 38 était de 610 kilocycles. Comme la fréquence du cou rant provenant de la source 41 était de 594 kilocycles, la composante inférieure de mo dulation de 16,000 cycles était envoyée sur l'amplificateur 42, et une onde de 16,000 cycles était appliquée sur le filtre 43 et la ligne artificielle 44.
Aussi longtemps que la fréquence de l'onde reçue était maintenue à sa fréquence normale de 610 kilocycles, les courants des circuits de sortie du filtre 43 et de la ligne artificielle 44 étaient égaux, et dés lors les courants fournis par les d6tec- teurs 45 et 46, étant proportionnels à l'am plitude des ondes transmises à travers chaque réseau, étaient égaux. Quand la fréquence des ondes reçues par l'antenne 38 augmentait, la fréquence des ondes appliquées sur le filtre 43 et la ligne artificielle 44 augmentait d'une valeur correspondante.
Le filtre à limite su périeure 43 atténuait alors fortement les cou rants de la fréquence au-dessus de 16,000 cycles, et puisque les courants recuis dépas saient cette fréquence, moins de courant était envoyé sur le détecteur 45. Au contraire, comme la ligne artificielle 44 offrait une at ténuation qui était pratiquement indépendante de la fréquence, le courant reçu par le dé tecteur 46 restait sensiblement le même.
De ce qui précède, on voit que la force électro motrice dans le circuit de sortie du détecteur 45 était plus basse que celle qui s'exerçait dans le circuit de sortie du détecteur 46, et un courant résultant passait à travers l'en roulement du galvanomètre 15 dans un sens tel que l'aiguille était déviée de manière à indiquer un accroissement de fréquence. Au contraire, quand la fréquence des ondes reçues par l'antenne 38 diminuait, l'atténuation pro duite par le filtre 43 diminuait de telle sorte qu'une force électromotrice résultante était produite dans le 'circuit de sortie en direc tion opposée. Dès lors l'aiguille du galvano mètre 15 était déviée en sens inverse de ma nière à indiquer cette diminution de fréquence.
8i on le désirait, le circuit à lampes de signa lisation de la fig. 1 pourrait être appliqué l'arrangement montré en fig. 3.
Le modulateur 40 et la source 41 peu vent être utilisés afin de convertir l'onde à haute fréquence reçue en une onde de fré quence plus basse, car il est difficile et coû teux d'établir titi filtre à limite supérieure tel que 43 ayant une fréquence de rupture de <B>610</B> kilocycles. Toutefois une telle modula tion n'est pas indispensable et en réalité n'est pas nécessaire quand les ondes reçues par l'antenne 38 sont de fréquences relativement faibles.
L'invention a été décrite et montrée comme appliquée à certains cas et sous cer taines formes particulières, ruais il est évi dent que cela n'a été fait que pour la facilité- de l'exposé, car le dispositif envisagé peut être utilisé dans des installations et dans des conditions différentes de celles considérées, tout cri subissant des modifications et des changements de disposition adéquates aux cas envisagés.