Régulateur électrique du type rhéostatique. La présente invention se rapporte à un régulateur électrique du type rhéostatique, qui convient, par exemple, pour le réglage du champ de machines dynamoélectriques, et à un procédé pour la fabrication de ce ré gulateur.
Suivant l'invention, le régulateur électri que comprend des lames métalliques flexibles isolées entre elles et assujetties de façon à laisser libre une de leurs extrémités, les autres extrémités étant reliées à des subdi visions d'une résistance de réglage, les extré mités libres prenant appui, dans leur posi tion de repos, sur un arrêt isolant agencé de façon à assurer, dans cette position, un écar tement déterminé entre ces extrémités.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente le schéma d'un cir cuit d'une machine dynamoélectrique dont le champ est réglé par le régulateur suivant l'invention. la fig. 2 montre le régulateur en perspec tive; la fig. 3 est une vue en plan d'un paquet de lames flexibles faisant partie du régu lateur; la fig. 4 est une vue de côté du paquet de lames dont une portion est coupée; la fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 3;
la fig. 6 est une vue en plan du paquet de lames avec un certain nombre des lames en engagement les unes avec les autres.
la fig. 7 montre une seule des lames du paquet; les. fig. 8, 9 et 10 sont des vues de dé tail de matrices servant au rivetage de bou tons de contact aux extrémités des lames flexibles.
En se référant d'abord aux fig. 1 et 2, le régulateur représenté est disposé pour ré gler le voltage d'une génératrice électrique comportant un induit 1 relié au circuit 2, 3 à alimenter de courant et un enroulement de champ 4 relié en dérivation à l'induit 1 par un conducteur 5, une résistance de réglage subdivisée 6, un conducteur 7, un rhéostat de champ 8, l'enroulement du champ 4 et un conducteur 9. De:; lames élastique 12, dispo sées en paquet sont encastrées de façon qu'une de leurs extrémités soit fixe. Ces extrémités isolées les unes des autres sont re liées par des conducteurs 13 aux subdivi sions de la résistance 6.
Les autres extrémi tés des lames élastiques 12 sont libres de se mouvoir et sont soumises à un effort de sol licitation vers la gauche, en regardant aux fig. 1 et 2, pour s'engager avec un bloc d'arrêt 14 en matière isolante servant à limi ter leur mouvement dans une direction et à écarter les extrémités libres des lames élas tiques 12 hors de contact les unes avec les autres, sauf lorsqu'elles sont amenées en prise les unes avec les autres par un organe de commande contrainte 15 porté par un bras mobile 16 destiné à régler la position des lames élastiques 12 en vue du réglage de la. résistance 6.
Le bras mobile 16 est monté par l'intermédiaire de ressorts plats horizon taux 17 et de ressorts plats verticaux 18, dont les extrémités opposées sont fixées à un bloc 19 porté par le bras 16 et à une portion 22 d'un électro-aimant de commande qu'on va maintenant décrire.
L'électro-aimant de commande comporte une portion 23 s'étendant vers le bas de la portion 22, une jambe avec un enroulement 24 et une portion inférieure 25 s'étendant jusqu'au-dessous de la portion 23 de façon à réserver un espace libre entre elles pour la réception d'une armature 26 en matière ma gnétique portée à l'extrémité inférieure du bras mobile 16.
La disposition de l'électro aimant et. le montage du bras mobile 1.6 sont tels que celui-ci soit suspendu à pivotement sans frottement sensible dans les plans d'in tersection des ressorts plats de support 17 et 18 et qu'il y ait un entrefer total sensiblement constant entre les surfaces supérieure et infé rieure de l'armature 26 et les portions adja centes 23 et 25, respectivement, de l'électro- aimant. Un ressort à boudin 2 7 est relié par une de ses extrémités à une console 28 fixée au tableau 29, alors que son autre extrémité est reliée à, une goupille 32 montée dans le bras mobile 16.
L'enroulement 24 de l'élec- tro-aimant est relié entre les conducteurs de circuit 2, 3, dont le voltage peut être réglé par un circuit renfermant. un conducteur 33, un rhéostat d'ajustement de voltage 34, l'en roulement 24, un conducteur 35 et un en roulement 36 d'un transformateur-tampon ayant un enroulement à connexion inductive relié en travers de l'enroulement de champ 4 de la. génératrice précitée.
En se référant aux fig. 3, 4 et 5, la plu ralité de lames-ressorts individuelles 12 sont isolées (les lames adjacentes par des couches de papier isolantes 38 insérées entre les lames-ressorts et qui sont plus larges que ces dernières, comme on le voit le mieux à la fig. 5.
Les portions fixes de la pile de lames- ressorts sont pincées dans une pièce isolante 39 qui empiète sur toute la pile, au moyen d'une pièce de serrage isolante 42, ces parties étant logées dans un étrier de support 43 dans lequel la pile de lames est fixée au moyen d'un jeu de vis de serrage 44 pas sant par des ouvertures taraudées pratiquées dans l'une des branchu de l'étrier de support 43. Les extrémités intérieures des vis de ser rage 44 s'engagent avec une plaque de ser rage 45 entre laquelle et; la pièce isolante 42 est intercalée une pièce-ressort 46.
A l'état de pinçage en place de la pile de lames, la pièce-ressort 46 est sensiblement droite, étant toutefois sollicitée par une courbure initiale pour tendre à écarter la plaque de serrage 45 et la pièce isolante 42 l'une de l'autre. Cette pièce-ressort 46 contribue à appliquer la pression plus graduellement à la pile des lames-ressorts et des couches de papier alternantes, de façon à limiter l'effort de pinçage, pour (tue les couches de papier ne subissent pas de compression trop grande per manente par les lames-ressorts 12.
Cela em pêche les extrémités étagées des couches de papier (le courber les lames 12 comme cela pourrait arriver si le serrage ou pinçage était trop intense, tout en maintenant une pression définie après le serrage des vis 44. Des écrous 47 sur les vis 44 servant à blo quer celles-ci dans leur position ajustée.
L'ensemble de ces parties est monté sur une plaque 48 au moyen de vis 49 qui tra versent celle-ci et sont vissées dans des trous taraudés pratiqués dans les tranches de l'é trier de support 43. La plaque 48 est., à son tour, figée au panneau 29 au moyen de vis 52 (fig. 3).
Une plaque 53 est fixée au côté infé rieur de l'étrier de support 43 au moyen de vis 54 (fig. 4) et à l'extrémité extérieure de cette plaque est figé le bloc d'arrêt 14 au moyen de vis 55 qui s'étendent à travers des ouvertures dans le bloc d'arrêt 14, qui sont rendues assez larges pour permettre de don ner un certain mouvement angulaire au bloc d'arrêt 14, de façon à changer l'angle de la surface de contact 56 avec laquelle s'enga gent les extrémités extérieures des diffé rentes lames-ressorts 12.
Le bloc d'arrêt 14 est placé par rapport aux extrémités corres pondantes des différentes lames-ressorts 12, de telle façon que celles-ci soient amenées contre la surface 56 avec un faible effort de charge ou de sollicitation et soient exacte ment espacées, d'entre elles à leurs bouts libres, sans égard au défaut de droitesse des lames-ressorts individuelles 12. Cet espace ment peut être ajusté par un mouvement an gulaire du bloc d'arrêt 14 dans les limites permises par les vis 55.
Lorsque le bloc d'ar rêt 14 est mû de façon que sa surface d'ap pui 56 soit déplacée dans une direction con traire au sens du mouvement clés aiguilles d'une montre, en regardant la fig. 3, l'es pacement des lames-ressorts 12 sera aug menté, et lorsqu'il est déplacé dans la direc tion opposée à la précédente, l'espacement des lames-ressorts 12 sera diminué. Une fois que l'ajustement du régulateur a été ainsi fait, tout autre ajustement devient superflu.
On notera que l'emploi de la surface d'ap pui inclinée 56 du bloc d'arrêt 14 pour es pacer les lames-ressorts 12 permettra l'em ploi d'un grand nombre de lames-ressorts dans un espace relativement petit, attendu que l'espace requis entre des lames-ressorts adjacentes est petit et peut être exactement contrôlé.
Cette disposition permet, par suite, un mouvement libre sans restriction des lames-ressorts 12 à partir du bloc d'arrêt 14, qui n'existerait pas dans le cas où l'on mé nagerait des, arrêts individuels entre les di verses lames-ressorts. L'espacement étroit des lumes-ressorts conduit aussi à une cons truction rhéostatique ayant un grand nombre d'étapes de réglage contrôlées par un faible mouvement de l'organe de commande.
Les subdivisions. de la résistance de réglage sont proportionnées de façon que les variations de voltage et d'énergie provoquées parla ve nue en prise ou hors prise de deux boutons de contact des lames-ressorts soient mainte nues à une faible amplitude. Ceci évite des brûlures ou endommagements préjudiciables aux surfaces de contact des têtes de contact en argent, alors qu'un effet de balayage qui se produira à leur venue en prise ou hors prise assure le nettoyage des surfaces de contact.
Chacune des lames-ressorts individuelles 12, qui peuvent être en bronze, porte des têtes ou boutons de contact en argent 57 dans le voisinage de l'extrémité extérieure, par lesquels un circuit électrique peut être com plété entre des lames-ressorts adjacentes lorsque celles-ci sont sollicitées de façon à amener leurs boutons de contact en prise l'un avec l'autre. On remarquera que les> lames ressorts 12 sont disposées dans: le paquet, de façon que le plan oblique formé par leurs extrémités libres confonde sensiblement avec la surface d'appui 56 du bloc d'arrêt 14 lors que les boutons. de contact 57 sont tous déga gés les uns des autres.
Dans la fig. 4, une portion du bloc d'ar rêt 14 est ébréchée pour montrer plus clai rement l'es extrémités libres des lames- ressorts 12. On y voit aussi une plaque de recouvrement 58 qui est montée au-dessus de la pile de lames-ressorts et est fixée à l'étrier de support 43 au moyen de vis 59. Le fonctionnement du régulateur décrit est le suivant: Avec les lames-ressorts 12 dans la posi tion indiquée à la fig. 3, chacune d'elles est en prise avec la surface d'appui 56 du bloc d'arrêt 14 et la totalité de la résistance 6 est en circuit avec l'enroulement de champ 4 de la génératrice 1, 4.
Lorsque celle-ci a démarré et que le voltage du circuit de débit 2, 3 est faible, la, force du ressort 27 sera beaucoup plus grande que l'attraction magnétique sur l'armature 26, de sorte que le membre de commande 15 sur le bras mobile 16 sera sol licité vers la lame-ressort 1.2 la plus proche avec un effort suffisant pour soulever les extrémités libres des diverses lames-ressorts à l'écart de la surface d'appui 56 du bloc d'arrêt 14 et amener leurs boutons de con tact 57 en prise de fermeture de circuit.
Ainsi, les différentes subdivisions de la résis- tance 6 entre les diverses prises 13 sont ou retranchée du circuit de champ de la génératrice par la. première et la. dernière lame-ressort 12 de la pile et les différents boutons de contact. A mesure que le voltage de la génératrice s'établit à sa valeur dési rée, l'effort magnétique s'exerçant sur l'arma ture 26 augmente, obligeant le bras 16 et le membre de commande 15 à se mouvoir de façon à permettre à. un certain nombre des lames-ressorts 12 de s'engager avec le bloc d'arrêt 14.
A la valeur de voltage désirée, l'effort magnétique sur l'armature 26 vient justement équilibrer la traction du ressort 27, donnant quelque valeur intermédiaire de la résistance 6, déterminée par le nombre de ses subdivisions qui sont retranchées du circuit.
La fig. 6 montre une position telle du membre de commande 15 que les boutons ou têtes de contact 57 d'environ la moitié des lames-ressorts 12 de la pile sont en prise les unes avec les autres, retranchant ou coupant ainsi environ la moitié de la résistance 6 hors du circuit de champ de la génératrice.
Si le voltage du circuit 2, 3 augmente, la traction sur l'armature 26 augmentera, en déplaçant ainsi le bras mobile 16 à l'encontre de la sol licitation du ressort 27, de façon à faire dé- placer le membre de commande 16 vers le bas (fi-.
6) ou vers la gauche (fig. 2), afin de permettre à un plus grand nombre de bou tons de contact 57 de se séparer d'entre eux lors de la venue en prise des lames-ressorts correspondantes avec la surface d'appui 56 du bloc d'arrêt 14, éliminant ainsi le court- circuit entre des subdivisions successives de la résistance de réglage 6, de façon à aug menter la résistance dans le circuit de champ de la génératrice et à réduire de façon cor- respondante le voltage de celle-ci.
Il en ré sulte que si le voltage entre les conducteurs 2, 3 diminue, la traction sur l'armature de ]'électro-aimant se réduira, permettant alors au ressort 27 de relever le membre de com mande 15 (fig. 6), de façon à pousser un plus grand nombre de lames-ressorts 12 hors de contact avec la surface d'appui 56 du bloc d'arrêt isolant 14 et à amener leurs bou tons de contact 57 associés en prise avec les boutons de contact de lames-ressorts adja centes, pour court-circuiter un nombre crois sant de subdivisions de la résistance 6 et faire augmenter l'excitation de l'enroulement de champ 4, avec le résultat de faire augmen ter le voltage entre les conducteurs 2, 3.
Lorsque le voltage de débit sera ramené à sa valeur normale. après tout écart de celle- ci, la traction magnétique sur l'armature 26 et la traction du ressort 27 seront équilibrées de nouveau et le bras mobile 16 et le membre de commande 15 auront changé leur position dans une mesure suffisante pour augmenter ou diminuer, suivant le cas, le nombre de subdivisions de la. résistance 6 intercalées dans le circuit de champ de la génératrice.
On notera qu'aussi longtemps que les conditions de circuit restent stationnaires et que l'excitation de la génératrice reste constante, la position du bras mobile 16 res tera aussi invariable. On remarquera aussi que le régulateur est < z fonctionnement excep tionnellement rapide du fait que les parties mobiles sont à montage sensiblement exempt. de frottement et que leurs effets d'inertie sont considérablement réduits grâce à la très faible course du membre de commande de- mandée pour faire fonctionner le rhéostat sur toute son étendue de réglage.
On appréciera encore que lesdites parties mobiles n'exigent que peu ou point d'entretien, puisqu'elles ne demandent guère de réajustement ou de rem placement fréquent. Les quelques parties de contact mobiles. sont montées en permanence sur des lames-ressorts, se mouvant ainsi sans friction ou usure dans des supports.
Comme la résistance de réglage est un élément stationnaire, il n'est pas nécessaire de prévoir des mécanismes à leviers ou à bielles tels qu'on les emploie quelquefois pour faire déplacer un ensemble de résis tance mobile, afin de faire varier la gran deur de sa résistance. D'autre part, le chauf fage dû à l'intercalation des subdivisions de la résistance dans le circuit de champ de la génératrice peut être suffisamment bien, éli miné des têtes de contact des lames-ressorts pour que celles-ci ne soient pas défavorable ment affectées.
La partie réduite 62 à l'ex- trémité intérieure du membre de commande 15 est établie en matière isolante, comme toutes les autres parties en contact avec la pile de lames-ressorts 12, de sorte qu'aucune partie métallique de l'appareil ne sera sous courant.
Les fig. 8, 9 -et 10 représentent un mode d'insertion des têtes ou boutons de contact en argent 57 dans les extrémités libres des lames-ressorts 12. Ce mode d'insertion s'ef fectue au moyen d'une matrice formée de deux sections 68, 64, dont chacune possède une cavité 65 qui est suffisamment en re trait par rapport aux faces 66 des sections de matrice pour s'adapter à la portion cen trale de la pièce formant bouton 57.
Un épaulement annulaire conique 67 est prévu autour des cavités 65 pour permettre à la masse d'argent de fuir radialement lorsque les deux sections de la matrice sont serrées ensemble, comme on le voit à la fig. 9. Les deux sections de matrice sont guidées dans un membre de guidage 68 (fig. 10) ayant une fente 69 pour s'adapter à la lame-ressort 12, en bronze ou autre métal relativement dur, préalablement percée d'un orifice pour la, réception du bouton de contact.
En em ployant cette matrice, un bouton d'argent 57 est placé dans une des cavités 65 et l'orifice dans la lame-ressort aligné avec ce bouton, l'autre section de matrice étant alors posée sur le bouton, comme montré en fig. 8. Les deux sections de matrice sont alors serrées ensemble dans une presse, de façon à obli ger l'argent, qui est relativement tendre, à fuir radialement pour remplir le faible jeu prévu dans. l'orifice de la lame-ressort 12 et pour amener les bords du bouton de con tact, grâce aux épaulements coniques 67, à s'étaler latéralement sur les bords dudit ori fice à la façon d'un assemblage par rivetage.
La largeur de l'orifice dans la lame-ressort et la grandeur de la pièce formant le bouton de contact seront avantageusement telles qu'il ne se produise pas de courbure dans la lame-ressort lors de l'assemblage par rivetage du bouton de contact, quelle que puisse être l'a force appliquée par la presse de serrage. Il sera par conséquent indiqué de déterminer le rapport permissible entre le diamètre de l'ori fice et l'épaisseur de la lame-ressort, de fa çon qu'il ne se produise aucune courbure dans celle-ci sous la pression .hydrostatique de l'argent fuyant constituant le bouton de contact.