Rhéostat à réglage progressif, pour forts courants. Le réglage du courant électrique s'obtient généralement à l'aide d'un rhéostat à touches. Lorsque les à.-coups de courant. que produisent les touches sont à. éviter, on emploie géné ralement des rhéostats à résistance liquide, comportant .des électrodes que l'on plonge plus oii moins dans le liquide, siège de la résistance. Ces rhéostats, qui donnent un ré blage progressif, ne conviennent pas dans tous les cas<B>Ù</B>. cause de leur poids, du mode de refroidissement par circulation d'eau, et surtout parce qu'ils ne permettent pas de réduire la résistance à une valeur inférieure à. celle, encore assez élevée, de la résistance résiduelle de l'appareil.
D'autre part, les rhéostats métalliques à eontact glissant .sur le fil résistant, tels qu'ils sont employés pour le réglage de petites puis sances, ne conviennent plus pour les, grande puissances, à. cause de leur refroidissement insuffisant, et des étincelles, qui se forment au passage d'une spire à l'autre et qui ron gent peu à peu l'élément résistant. Aussi s'est-on contenté généralement pour les forts courants de répartir, le long de l'élément résistant, des prises de courant, chacune sous le contrôle d'un interrupteur.
L'encombrement et le prix d'un rhéostat de ce type conduisent à réduire autant que pos sible le nombre des connexions, au détriment de la finesse .du réglage.
La forme la plus favorable de l'élément résistant est celle d'un ruban qui, sous un faible poids, présente une large surface de refroidissement; cependant, cette forme n'a été employée jusqu'à présent que pour des rhéostats à touches.
L'objet de la présente invention est un rhéostat de grande puissance, à ruban, ne pré sentant pas les inconvénients cités plus haut quoique assurant un réglage progressif, ca ractérisé en ce que le ruban résistant est enroulé en spirale, le réglage s'effectuant par une pièce de contact se déplaçant le long de la spirale. L'enroulement en spirale du ruban résistant est particulièrement favorable à l'écoulement de la chaleur. Lorsque l'espace est libre entre les spires, le refroidissement peut être réalisé par courant d'air dirigé per pendiculairement au plan de la bobine, l'air passant entre les spires.
L'enroulement en spirale a, de plus, l'avantage de permettre l'adjonction facile, dans le champ magnétique des bobines, de noyaux magnétiques qui atté nuent fortement les brusques à-coups de cou rant. Cette action est particulièrement inté ressante dans le cas où le rhéostat sert au réglage d'un courant continu sujet à de fortes et brusques variations, tel que l'est par exem ple le courant de soudure électrique.
Les dessins montrent, à titre d'exemple. quelques formes d'exécution du rhéostat selon l'invention. Une bobine en spirale du ruban résistant est représentée à la fi-.<B>1,</B> la fig. <B>2)</B> montrant une section A-B de cette bobine. La fig. 3 se rapporte à un enroulement en spirale à deux sections, tandis que la fig. 4 montre, schématiquement, une double prise de courant, telle qu'elle peut être réalisée sur un enroulement de ce genre. La fig. 5 se rap porte à une prise de courant, à pressions de contact compensées, pour rhéostat à une seule bobine résistante.
Un rhéostat à deux bobines spirales et à amortisseurs magnétiques est représenté en élévation aux fig. 6 (vue de face) et î (vue latérale). La fig. 8 représente une disposition schématique du système de refroidissement par circulation d'air de plu sieurs bobines de rhéostat réglables, disposées l'une à côté de l'autre sur le même axe. Un rhéostat composé de quatre bobines à deux spirales est représenté à la fig. S, tandis que les fig. 10 et 11 donnent une vue plus détail lée de ses prises de courant doubles.
Un autre modèle de prise de courant, convenant parti culièrement au rhéostat à. bobine unique, est esquissé à la fig. 12.
Le ruban résistant a, fig. 1, enroulé en spirale, est maintenu rigidement dans la Po sition voulue par les boulons isolés b qui assu rent l'équidistance entre spires. Le courant pénètre dans la bobine par la borne c et est récolté par la prise de courant e, représentée sous forme d'une molette à gorge pivotant sur la tige z le long de laquelle elle peut éga lement glisser. La molette est guidée radiale- ment par le ruban en spirale a contre lequel elle est pressée par la tige ,. Cette dernière, montée sur l'arbre x, tourne pour le réglage dans un plan parallèle à la bobine.
Le cou rant sort par l'arbre de commande x de la tige ..
On distancera les spires entre elles en plaçant par exemple des rondelles isolantes %. fig. \?, entre les spires sur les boulons isolés b. Pour éviter un échauffement exagéré du ru ban résistant aux points de fixation, prove nant de la réduction de section due au pas sage du boulon b, on peut munir le ruban résistant, sur l'un de ses côtés ou sur les deux, d'une rondelle bonne conductrice h pressée contre le ruban. Au lieu de ne distan cer les spires qu'aux points de fixation, on pourrait aussi bien former la bobine d'un ruban résistant et d'une bande isolante juxta posés, la bande isolante étant de matière in combustible et de plus faible largeur que le ruban résistant.
Dans ce cas, le refroidisse ment du ruban résistant s'effectuera par la partie de ruban dépassant la bande isolante.
<B>i</B>l peut être avantageux d'augmenter l'épaisseur du ruban isolant le long de la surface de prise de courant, soit par exemple en repliant sur lui-même le ruban à son bord, sur une faible largeur, comme le montre les rubans m, fig. 2, soit en employant un ruban renforcé sur ses bords ainsi que l'indique les profils lc de ladite figure. Pour que la mo lette e, parcoure toute la longueur du ruban résistant a et règle ainsi le courant sur toute l'étendue du régime de réglage, il faut, dans le cas envisagé à la fi-. 1, que la tige .: fasse autant de tours que la bobine a de spires.
Si l'on désire réduire le nombre de tours que doit effectuer la tige z, tout en conservant. à peu près le même régime de réglage et la même section de ruban résistant, on bobinera le ruban en deux ou plusieurs sections de spirale, isolées les unes des autres. La fi-. 3 montre un bobinage de ce genre à deux sec tions, l'une ai, portant la borne d'arrivée de courant cl, l'autre a., la borne de départ c., la prise de courant étant formée par un corps < à deux pièces de contact e, et e2 connectées l'une à. l'autre. La tige .:: ne sert plus de con ducteur de courant et l'on évite aussi la prise de courant sur l'arbre x.
On voit. que, dans ce cas, le nombre de tours que doit effectuer la tige .z pour couvrir tout le régime de ré glage est réduit de moitié. Dans le cas de forts courants, il peut être avantageux de doubler le nombre des molettes de prise de courant. Pour tenir compte cependant de l'inégalité de répartition des courants entre deux molettes consécutives placées sur la :
n?,nic spire - provenant de la résistance additionnelle de la fraction de spire résis- tiinte comprise entre les deux molettes - on reliera ces dernières par des pièces de con nexion croisées, comme le montre la fig. 4, relative à un enroulement à deux sections de #;pira.le. De cette façon, les quatre molettes e1, C_, e ; et e, seront parcourues par un courant d'égale intensité.
On peut aussi enrouler bifi- lairement le ruban résistant, et utiliser une pièce de contact qui établit la connexion entre les deux fils voisins. Les bornes seront alors fixées aux extrémités du fil résistant, et le nombre de tours de la tige d'entraîne ment de la prise de courant sera moitié du nombre des spires mises en série.
Si le rhéo stat ne se compose que d'une bobine résis- iante, il y aura avantage à compenser l'effort exercé sur la prise de courant, en disposant, (le part et d'autre de la bobine, les pièces de contact e1 et e., fig. 5. La pression de contact sera produite par le ressort o, et l'arbre ,r commandant le déplacement des pièces de contact sera déchargé de toute poussée axiale.
Une exécution intéressante du rhéostat selon l'invention est représentée aux fig. 6 et 7. Elle se rapporte à un rhéostat à deux bobines munies de deux noyaux magnétiques feuilletés pour l'amortissement des brusques à-coups de courant. Un rhéostat de ce genre conviendra particulièrement bien par exem ple pour le réglage du courant de soudure d'un poste de soudure à courant continu. Les amortisseurs magnétiques u, 2v ont leur noyau interne w entouré par les bobines en spirale a du ruban résistant, de sorte que le courant crée un champ amortisseur dans les noyaux, qui s'oppose à toute fluctuation brusque.
Dans la fig. 6, la culasse verticale avant v de l'amortisseur inférieur est supposée enle vée pour que la bobine a soit mieux visible. Les noyaux internes w sont sectionnés en leur milieu pour laisser libre passage au bras de commande z des prises de courant dispo sées entre les bobines a, ces prises n'étant pas représentées sur le dessin. Le bras z sera porté par l'arbre x muni de la manivelle 6 servant au déplacement des prises de courant le long des rubans en spirale, donc au réglage du rhéostat. Un des avantages de cette disposi tion réside dans le fait que l'effet amortisseur par induction est proportionnel à la résistance ohmique intercalée dans le circuit.
Pour éviter qu'il y ait une différence de potentiel entre le bras z se déplaçant dans l'entrefer y et le noyau zv, on connectera les noyaux de fer au dispositif de prise de cou rant z, x. De cette façon, la largeur de l'en trefer y pourra être réduite au strict mini mum, puisque toute isolation du bras z sera, superflue. La disposition symétrique des bobines a, entre lesquelles la prise de courant se déplace, offre l'avantage que les fortes pressions à exercer sur les pièces de contact sont égales, et se compensent mutuellement, de sorte que le bras z, étant déchargé d2 toute contrainte latérale,
peut être de très faible épaisseur. Les bobines a, supposées for mées de la juxtaposition du ruban résistant et d'une bande isolante plus étroite enroulés en spirale l'un sur l'autre, sont rendues rigi des par les boulons isolants 5 servant en même temps à la fixation de la bobine aux cadres magnétiques, à l'aide des pièces de liaison 4. Le tout peut être monté dans un bâti en fer profilé portant latéralement des tôles de protection perforées 1 munies des bornes de connexion 2 et en dessus un cou vercle de protection en tôle pleine 3. Le nombre des bobines et des cadres magnétiques peut naturellement varier selon les types de rhéostat envisagés.
On pourra doubler ou multiplier le régime de réglage en couplant en série avec le rhéo stat réglable un ou plusieurs éléments résis tants fixes pouvant être mis individuelle ment hors circuit. Une réalisation simple d'un appareil de ce genre consiste à munir, par exemple, le rhéostat d'un élément résis tant additionnel non réglable,- monté sur le bâti du rhéostat avec lequel il fait corps, ayant une résistance ohmique à peu près de même valeur que celle du rhéostat. En mettant en ou hors circuit l'élément addi tionnel, au moyen d'un interrupteur ou d'une troisième borne de connexion, le régime de réglage du rhéostat peut être doublé.
Comme plusieurs rhéostats identiques, connectés en série ou en parallèle, peuvent être employés simultanément dans le cas où la capacité d'un rhéostat unique serait trop faible, on aura avantage, alors, à disposer les appareils sur le même axe et à les refroidir artificiellement par un dispositif de ventila tion commun. Un exemple de disposition de ce genre est représenté à la fi g. 8.
Un mo teur s, qui peut être couplé en série ou en parallèle avec les rhéostats et dont la vitesse variera en fonction de la chaleur produite dans les rhéostats, actionne un ventilateur commun r refoulant l'air de refroidissement dans le cylindre<I>t</I> contenant les rhéostats<I>ta.</I> Le réglage de ces derniers peut s'effectuer à l'aide de la poulie de transmission u et du cylindre n commandant les prises de cou rant e. Les bobines des rhéostats, au lieu d'être couplées en parallèle comme le montre la fig. 8, pourraient être couplées en série.
Un exemple de ce dernier çouplage est illus tré par la fig. 9 dans laquelle chacune des quatre bobines est supposée contenir deux spirales concentriques al et ca., à quatre spires chacune. Les connexions vers l'extérieur sont établies aux bornes \?. On remarquera qu'à chaque tour de l'arbre x, porteur des bras z, correspond la mise en ou hors circuit de huit spires, de sorte que quatre tours de manivelle suffiront à couvrir tout le régime de réglage du rhéostat comportant trente-deux spires en série. Les types de prise de courant pourront varier selon les conditions de service.
Si le ruban résistant atteint de hautes tempéra tures, on préférera adopter un dispositif dans lequel le courant passe de la pièce de contact mobile au ruban résistant et non en sens inverse. En effet, si le contact est établi au bord du ruban, la surélévation de température produite par la concentration du courant. au point de contact pourrait provoquer un trans port de matière de l'anode à la cathode. Si le courant passe de la molette à gorge au ruban, il n'y aura pas à craindre que ce dernier sE: détériore, mais, pour éviter une usure anor male de la molette,'il sera utile de la protéger à. la surface de contact par un métal dont l'oxyde est bon conducteur de courant, par exemple l'argent.
On emploiera de préférence dans ce cas une prise de courant à plusieurs pièces de contact en parallèle, par exemple comme le montre la fig. 5. Une vue latérale de cette prise de courant est représentée à la fig. 12. L'arbre x porte, par l'intermédiaire d'une gaine isolante, la ferrure f dans laquelle sont articulés, de part et d'autre de la. bo bine, les supports g. Ceux-ci portent les pièces articulées p, auxquelles sont fixées les tiges .: de prise de courant e. Un ressort à boudin 0. vu en bout sur la figure, presse l'une contre l'autre les prises de contact disposées de part et d''autre de la bobine, en assurant ainsi une pression de contact également répartie sur les quatre molettes.
Le courant peut être amené aux molettes el, e.. par l'anneau con ducteur dl et des balais (non représentés sur la figure) portés par la pièce p, l'anneau bon conducteur dl étant relié lui-même à la borne d'arrivée de courant cl.
Pour éviter un échauffement exagéré du ruban résistant par la concentration du cou rant en un point de contact situé sur son bord même, on peut récolter le courant à une petite distance du bord, à l'aide d'une ou de plusieurs paires de petits rouleaux entre les quels le ruban résistant est pincé (fig. 10 et 11). Ce genre de prise de courant est parti culièrement favorable dans le cas de forts courants parcourant des paires de bobines, les bobines de chaque paire étant couplées entre elles en série, comme le montre par exemple la fi* 9.
Les rubans résistants al, fig. 10, de deux bobines voisines d'une même paire de bobines sont connectés entre eux par quatre rouleaux 7, de préférence en bronze bon con ducteur, dont le chemin de roulement est à une petite distance du bord du ruban résis tant. Les tourillons 8 des rouleaux s'engagent dans des trous ménagés dans les plaquettes 9 articulées sur les traverses 10 et 11. Les tra verses supérieure 10 et inférieure 11 font corps avec les brides supérieure 12 et infé rieure 13 de guidage, dans lesquelles s'enga gent les bras z. Un seul ressort à boudin 0 sert à assurer une pression de contact égaie, aux huit points de contact du dispositif.
Une prise de contact de ce genre présente la par ticularité intéressante d'assurer la connexion directe par les rouleaux entre les rubans al sans que le courant ait à franchir un contact glissant. Les tourillons des rouleaux ne servi ront donc pas à la transmission du courant.