Régulateur de tension. L'invention a pour objet un régulateur de tension, destiné à régler la tension fournie par une génératrice à -courant alternatif pré sentant un circuit d'excitation. Ce régulateur est caractérisé en ce qu'il comprend un cir cuit résonnant soumis à la tension à régler et comprenant une réactance inductive et une réactance capacitive, un circuit de commande soumis à la tension aux bornes d'une de ces réactances, et des moyens de réglage action nés par le circuit de commande et destinés à régler le courant circulant dans le circuit d'excitation de ladite génératrice.
lie dessin ci-annexé représente, schémati quement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et deux variantes de l'objet de l'invention.
La fi-. 1 est un schéma .des connexions d'une forme .d'exécution de l'objet de l'inven tion appliqué au réglage de la tension d'une génératrice à courant alternatif.
La fi-. 2 est une vue semblable à la fig. 1 d'une variante.
lia fig. 3 est une vue semblable à la fil. 1 d'une autre variante.
Le fonctionnement des régulateurs de ten sion ordinaires donne lieu à des difficultés dues à l'usure des pièces en mouvement et aux réglages et remplacements qui sont néces saires pour maintenir ces régulateurs en bon état de marche. L'invention permet de remé dier à ces difficultés au moyen d'un régula- teur de tension qui ne comporte pas de pièces en mouvement.
Le régulateur décrit ci-après est appliqué au réglage de la tension d'une génératrice à courant alternatif 11 (fig. 1) qui comporte un induit 12 et un enroulement de champ ou inducteur 13. L'enroulement de l'induit dé bite sur un réseau à courant alternatif dési gné par AC et comportant les conducteurs 14, 15 et 16. L'inducteur 13 de la génératrice 11 est excité par un courant continu prove nant d'une excitatrice 17 qui comporte un induit 18 et un inducteur 19 connecté à un circuit .d'excitation 20. L'enroulement d'exci tation 13 de la génératrice 11 est connecté directement aux balais 21 de l'induit 18 de l'excitatrice 17 par les conducteurs 22 et 23.
Un rhéostat réglable 24 est connecté au con ducteur 23 par un conducteur 25 et au cir cuit contenant l'enroulement d'excitation 19 de l'excitatrice de la manière décrite ci-après en détail.
Le régulateur représenté comporte un cir cuit 26 soumis à la tension du réseau AC à régler et qui sera désigné sous le nom de cir cuit résonnant et fonctionne dans un état voi sin de la résonance à la fréquence et à la. ten sion normales. Ce circuit excite un circuit -de commande 27 connecté à un redresseur 28. Le redresseur 28 excite un circuit de réglage 29 qui règle la tension aux bornes de l'enroule ment d'excitation 13 de la génératrice 11. Ces divers circuits sont .décrits ci-après en détail. Un transformateur 31 comportant un en roulement primaire 32 et un enroulement. se condaire 33 alimente le circuit 26 qui est ainsi soumis à une tension proportionnelle à la ten sion à régler.
L'enroulement primaire 32 est connecté par les conducteurs 34 et 35 à deux quelconques des conducteurs de la ligne AC". Dans la forme d'exécution représentée, les con ducteurs 34 et 35 sont connectés aux conduc teurs 15 et 16 de cette ligne. Le circuit réson nant 26 .contient une réactance inductive 36 et une réactance capacitive 37. La réactance 36 consiste en un noyau 38 comportant deux bran ches verticales 39 et. 41 et deux parties de noyau horizontales 42 et 43 réunissant. les branches verticales 39 et 41. Le noyau 38 comporte encore deux parties de noyau 44 et 45 en saillie à chaque extrémité de la bran che 41.
Une dérivation magnétique 46 coopé rant avec les .parties de noyau 44 et 45 per met de faire varier l'inductance de la réac tance 36 en faisant varier la réluctance du circuit magnétique du noyau 38, de façon à faire varier le flux passant dans la branche 41 du noyau. La dérivation magnétique 46 est montée sur une vis 47 qui se visse dans un support 48 fixé Sur la partie de noyau 45. En tournant un bouton 49 fixé sur cette vis, on peut rapprocher ou éloigner la dérivation 46 des parties 44 et 45 du noyau, de façon à faire varier la réluctance du circuit magné tique.
Un enroulement. 51 à prises est monté sur la branche 41 du noyau 38 et. une extrémité de cet enroulement est connectée par un con ducteur 52 à l'une -des armatures de la. réac tance capacitive 37, dont l'autre armature est connectée par un conducteur 53 à une extré mité de l'enroulement secondaire 33 du trans formateur 31. L'autre extrémité de l'enroule ment secondaire de ce transformateur est con nectée par un conducteur 54 à un bras de contact 55 qui coopère avec les prises de l'en roulement 51. Ces deux conducteurs et les deux réactances constituent. le circuit réson nant 26 soumis à l'action d'une tension pro portionnelle à la tension à, régler.
Les deux réactances 36 et 3 7 sont connectées en série dans le circuit 26, de sorte qu'aux fréquences voulues, ces réactances sont sensiblement éga les et forment un circuit résonnant. On met cette caractéristique à. profit dans le réglage de la tension de la génératrice, ainsi qu'il est décrit ci-après en détail.
Le -circuit de commande 27 consiste en deux conducteurs 56 et. 5 7 qui sont. connectés aux conducteurs 53 et 52 et à l'enroulement primaire 58 d'un transformateur 59. Ce cir cuit, ainsi qu'on peut le voir, est connecté à chacune des armatures de la réactance capaci- tive 37 et excité par la tension aux bornes de cette réactance. Un rhéostat. 61 sert à régler la. valeur .de la tension aux bornes de cette réactance et. il est connecté par deux conduc teurs 62 et 63 aux conducteurs 56 et 57.
Le circuit de commande 27 excite le redresseur 28 qui consiste en. quatre éléments de redres seur d'une demi-onde 64, 65. 66 et 67, qui sont connectés sous forme de pont au moyen des conducteurs 68, 69, 71 et 7?. L'enroulement secondaire 73 du transformateur 59 est con rlecté à deux conducteurs 74 et 75 qni, de leur côté, sont. connectés aux conducteurs 72 et 69 du redresseur 28.
Le circuit de réglage 29 comporte deux conducteurs 76 et 77 qui sont connectés res pectivement. aux conducteurs 68 et. 71 du re dresseur \.38. Le conducteur 76 est connecté directement. à l'enroulement d'excitation 1.9 de l'excitatrice 17, tandis due le conducteur 77 est connecté au bras < le contact 73 d'un rhéostat 79.
Ce rhéostat es connecté par une extrémité au condueteur 76 et par 5o11 autre extrémité à. un conducteur 81 qui, de son coté, est connecté au conducteur 7 7 et à une extré mité du rhéostat ?4. Le bras de contact mo bile 82 du rhéostat 24 est. connecté par un conducteur 83 au conducteur \?5 précité.
Le circuit d'excitation \30 de l'excitatrice 7.7 com porte un conducteur 84 qui est connecté à l'enroulement, d'excitation 19 et à une valve électrique 85 qui, de son côté, est connectée par un conducteur 86 au conducteur 2?. Le rhéostat 24 est. le rhéostat clé ellanrp ordi naire qui sert à. régler L'excitation de l'exci- tatrice 1.7, tandis que le rhéostat 79 est un rhéostat additionnel qui appartient au régu lateur et qui est connecté en série avec le rhéostat 24 et l'enroulement d'excitation 19.
Le fonctionnement du dispositif décrit. est le suivant: le circuit 26 est excité par la ligne AC, donc par une tension proportionnelle à la tension à régler. Cette tension est appliquée au circuit 26 par le transformateur 31.
Si l'on exprime la tension entre les conducteurs 52 et. 53 en fonction de l'intensité du courant dans le circuit 26, on obtiendra, du fait de la réactance 36, une courbe ayant l'allure géné rale des courbes de magnétisation, c'est-à-dire que pour de faibles intensités de .courant, cha que augmentation de l'intensité est accom pagnée d'une augmentation considérable de la tension, alors que pour des intensités dépas sant une certaine valeur, une variation même considérable de l'intensité du courant ne cor respond qu'à une faible variation de la ten sion.
Cette dernière propriété, suivant la quelle l'intensité du courant est très sensible aux variations de tension. appliquée, est. favo rable aux phénomènes de résonance.
ha valeur critique de l'intensité à partir de laquelle cette condition est remplie est celle pour laquelle la variation du quotient t.en- sion/intensité, pour une variation déterminée de l'intensité (par exemple la diminution de ce quotient pour une augmentation d'une imité de l'intensité) est. la. plus forte, autre ment, dit. la. valeur pour laquelle la dérivée .première de ce quotient par rapport à l'in tensité a son maximum en valeur absolue.
Pour assurer le fonctionnement du dispo sitif, on règle l'inductance (le la réactance 36 de façon que lorsque la tension du réseau atteint. ou dépasse la tension minima prévue pour ce réseau et notamment lorsque 'la ten sion du réseau est à sa valeur normale, cette tension produise à travers l'enroulement 57. muni de prises un. courant dont l'intensité est déjà supérieure à l'intensité pour laquelle la variation du quotient tension/intensité en fonction<B>(le</B> l'intensité est la plus forte.
On obtiendra ainsi clans le circuit 26, pour la fré quence et. la, tension de régime, un état sen siblement résonnant. Une augmentation ou une diminution de cette tension au-dessus ou ait dessous de la tension normale ,provoquent une augmentation ou une diminution correspon dante amplifiée de la tension dans la réac tance capacitive 37 du fait de la. relation exis tant entre les réactances 36 et 37. Cette ten sion amplifiée est appliquée ait redresseur 28 qui, de son côté, fait passer un courant continu dans le circuit 29. Ce courant continu traverse le rhéostat 79, qui applique une tension au circuit d'excitation 20.
Les éléments du re dresseur sont disposés de façon à redresser l'onde complète et de façon que la tension appliquée au rhéostat 79 s'oppose à la tension du circuit .d'excitation 20 produite par l'in duit 18 de l'excitatrice 17. On voit donc que lorsque la tension de la génératrice 11 aug mente, le courant continu passant dans le cir cuit 29 augmente aussi et beaucoup plus vite. La tension créée aux bornes du rhéostat 79 par ce courant s'oppose à la tension appli quée à l'enroulement d'excitation 19 de l'exci tatrice; le champ magnétique et la tension aux bornes de l'excitatrice diminuent et, par suite, la tension correspondante dans l'enroulement d'excitation 13 de la génératrice 11.
Pour établir une situation dans laquelle l'augmen tation de la tension aux bornes du rhéostat 79 compense l'augmentation de la tension aux bornes de la génératrice, on petit effectuer un réglage approximatif de la valeur de la. réac tance 36 en déplaçant le bras de contact 55 sur les diverses prises de l'enroulement 51. 1?n réglage plus précis de cette réactance peut s'effectuer par le déplacement de la dériva tion magnétique 46 par rapport aux parties de noyau 44 et 45 du noyau 38.
De plus, la tension appliquée au circuit de commande 27 peut être réglée au moyen du rhéostat 61 et, enfin, la. tension appliquée au rhéostat 79 est ajustable par le déplacement du bras de con tact 78 de ce rhéostat.
La. valve électrique 85 consiste en un élé ment redresseur ordinaire, de capacité suf fisante, qui est connecté au circuit d'excita tion, de façon à laisser passer le courant de l'enroulement d'excitation 1.9 de l'excitatrice dans le sens convenable. Dans le cas où des variations rapides et accentuées de la tension de la génératrice provoqueraient une varia tion considérable correspondante de la ten sion .du circuit de réglage 29, la valve 85 em pêche le renversement du sens du courant passant dans l'enroulement d'excitation 19 de l'excitatrice et le renversement de la pola rité de l'excitatrice qui en résulterait.
La fig. 2 représente une variante du régu lateur. Etant donné que certains des éléments de cette forme d'exécution de l'invention sont les mêmes que ceux de la fig. 1, la descrip tion de ces éléments est inutile et les éléments correspondants sont désignés par les mêmes numéros du chiffre 1.
La. forme d'exécution de la fig. 2 comporte un transformateur de stabilisation 87 dont l'enroulement primaire est désigné par 88 et l'enroulement secondaire par 89. L'enroule ment primaire 88 de ce transformateur est connecté par des conducteurs 91 et 92 aux conducteurs 122, respectivement<B>123</B> du cir cuit d'excitation de l'enroulement d'excitation <B>113</B> de la génératrice<B>111.</B> L'enroulement se condaire 89 de .ce transformateur est con necté au circuit 129 par le conducteur 177 et un conducteur 93. Cet enroulement secon daire est ainsi monté en série avec le redres seur<B>128</B> et le rhéostat 179.
Le transformateur 87 a. pour but de réduire notablement le mou vement pendulaire de la tënsion et de ramener la tension engendrée par l'excitatrice 117 à sa valeur normale aussi rapidement que pos sible .après une variation quelconque de la tension de la ligne 4C. L'enroulement pri maire 88 du transformateur 87, connecté au circuit de courant continu de l'enroulement d'excitation 113 de la. génératrice 11.2, ne transmet normalement point d'énergie à l'en roulement secondaire 89. Cependant, si une onde ou impulsion de :courant se produit dans l'enroulement d'excitation, il en résulte une variation du courant dans le primaire 88 et un flux magnétique dans le noyau du trans formateur 87 qui crée un courant dans l'en roulement secondaire 89.
Ce courant s'oppose au courant produit par le redresseur 128 et freine ainsi la variation du courant d'excita- tion de la génératrice et, par suite, réduit la possibilité d'un mouvement. pendulaire ou oscillatoire du réglage.
Au lieu d'employer un rhéostat connecté en série avec l'enroulement d'excitation de l'exci- tatrice et d'appliquer la tension de réglage du redresseur à ce rhéostat, on peut prévoir un enroulement d'excitation auxiliaire séparé pour l'excitatrice et appliquer la. tension à cet en roulement d'excitation auxiliaire. La fi-. 3 représente une variante réalisée dans ces con ditions. Etant donné que la plupart des élé ments de la fig. 3 sont. identiques à ceux de la fig. 1, il est inutile de les décrire de nou veau et ils sont désignés par les mêmes numé ros, précédés du chiffre 2.
Dans la. forme d'exécution de la fig. 3, 1e rhéostat 79 est supprimé et remplacé par un enroulement d'excitation auxiliaire 9:1. Cet enroulement est monté sur les noyaux de l'in ducteur de l'excitatrice à côté .des enroule ments 219, mais est connecté de façon que le courant parcourt ses spires en sens inverse par rapport au sens du passage du courant dans l'enroulement.<B>219.</B> L'enroulement. 94 est connecté aux conducteurs 276 et 277, de façon que la tension produite par le redresseur 228 est appliquée directement à cet. enroulement.
L'enroulement. 94 .est, dimensionné de façon que le flux qu'il engendre ne puisse que rare ment, sinon jamais, être supérieur au flux engendré par l'enroulement d'excitation prin cipal 219. Il devient. impossible dans ces con ditions de renverser la. .polarité du champ de l'excitatrice dans le cas d'une variation consi dérable de la tension de la génératrice 211.
Les avantages des différentes formes d'exécution du régulateur décrit sont évidents. En raison de l'absence de pièces en mouve ment, il fonctionne indéfiniment sans sur veillance. Lorsque le régulateur est réglé une fois pour toutes, aucun nouveau réglage n'est nécessaire tant qu'on désire que le fonctionne ment reste le même. Etant donné qu'il n'in tervient aucune inertie de pièces en mouve ment dans le fonctionnement du ré.ula- teur, l'action de réglage est extrêmement ra pide.
Les variations de tension de la gé- nératrice peuvent être suffisamment ampli fiées pour que la tension continue résul tante puisse être employée directement dans le circuit d'excitation de l'excitatrice sans qu'il soit nécessaire d'employer des relais ou < les amplificateurs électroniques. Le régula teur .peut être facilement et rapidement réglé < l'une manière simple et pratique pour obte nir le fonctionnement que l'on désire entre les limites possibles de fonctionnement du régu lateur.
Lorsqu'on emploie le transformateur (le stabilisation, la tension normale de la gé nératrice est rétablie rapidement., de façon à réduire notablement le mouvement pendu laire et les variations de la. tension au-dessus et au-dessous de sa valeur normale. Le régu lateur peut être construit à peu de frais et contenu dans un coffret peu encombrant. Il fonctionne entre des limites étroites, de sorte qu'il n'est ,pas nécessaire d'utiliser une géné ratrice spéciale comportant un réglage à basse tension.