<B>Dispositif d'alimentation en courant continu.</B> La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en courant continu, comprenant une batterie branchée en tampon à ses bornes de sortie.
Des dispositifs de ce type sont en particu lier utilisés pour alimenter des centrales télé phoniques, dans lesquelles la charge appliquée à un tel dispositif peut varier dans de gran des proportions au cours d'une période de 24 heures. En dépit de ces fluctuations de charge, il est important qu'un dispositif d'ali mentation en courant continu d'iuie telle cen trale présente une tension de sortie sensible ment constante. Cette condition est impor tante aussi bien du point de vue du fonction nement de la centrale que pour limiter à une faible valeur le courant débité par la batterie ou chargeant cette batterie.
Dans d'autres applications n'exigeant pas une tension de sortie sensiblement constante, la limitation du courant dans le circuit de la batterie est im portante, parce qu'elle assure une plus lon gue durée de vie de celle-ci en réduisant au minimum le service qu'on exige d'elle.
De tels dispositifs peuvent fournir du cou rant au circuit de charge qui leur est relié soit à partir d'une source de courant alterna tif, soit aussi à partir d'un générateur de cou rant continu. Dans ces deux cas, les disposi tifs connus fournissent une tension qui varie en fonction du courant qu'ils débitent.
Dans les dispositifs connus comprenant un généra teur de courant continu, il, est d'usage de com- mander ce générateur au moyen d'iui relais électromagnétique auquel on applique la ten- ; Sion produite par ce générateur. De tels relais ne sont cependant généralement sensibles qu'à des- variations de tension d'au moins 1 % envi ron en dessus et en dessous de la tension no minale de sortie et ils sont habituellement disposés pour faire croître la puissance fournie par le générateur lorsque la charge augmente et lorsque la tension décroît.
Cependant, du fait que le relais de commande de la tension dont on vient de parler n'est pas très sensible, des courants de décharge et de charge de grande amplitude peuvent circuler dans le circuit de la batterie. Par exemple, dans 1ë cas d'une batterie de 2000 ampèrès/heure ali mentant une centrale consommant un courant de 400 ampères, un courant de 250 ampères peut circuler dans le circuit de la batterie, dans un sens ou dans l'autre, ce courant dé croissant rapidement jusqu'à 40 ampères en viron.
La présente invention a pour but de four nir un dispositif d'alimentation encourant continu très sensible à toute variation de charge, qui ne comprenne pas de relais à con tacts, et dans lequel tout changement brusque, des conditions de réglage soit évité.
Le dispositif d'alimentation, objet de l'in vention, est caractérisé par une paire d'in ductances comprenant chacune un noyau et un premier enroulement parcouru par lé cou rant circulant dans le circuit de ladite batte- rie, de manière à augmenter ou diminuer la magnétisation desdits noyaux, selon le sens et la valeur de ce courant et par rapport à une valeur de référence fixée au moyen de seconds enroulements pour la polarisation magnétique parcourus par un courant sensi blement constant,
des troisièmes enroulements de ces inductances étant disposés en série pour que la magnétisation du noyau de lime d'elles augmente et que celle du noyau de l'autre diminue pendant chaque demi-période d'un courant alternatif traversant ces troi sièmes enroulements, de façon que la valeur de ce courant alternatif soit commandée par le courant circulant dans le circuit de la bat terie, dispositif caractérisé en outre en ce qu'il comprend des moyens pour fournir du courant redressé à partir dudit courant alter natif, le tout de manière à maintenir le cou rant circulant dans le circuit de la batterie à une faible valeur,
lorsque cette batterie se trouve dans un état de charge normal.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution du dispo sitif d'alimentation en courant continu objet de l'invention.
Les fig. 1 à 3 sont les schémas électriques respectifs de ces trois formes d'exécution. Dans la première forme d'exécution, dont le schéma électrique est représenté à la fig. 1, un circuit de charge 1 est alimenté dir1ecte- ment par un redresseur 2 monté en pont et redressant les deux alternances,
à partir d'une source de courant alternatif 3 par l'intermé- diaire d'un transformateur 4. Une batterie 5 est branchée en tampon aux bornes du circuit de charge 1, et un ampèremètre 6 est connecté en série dans le circuit de cette batterie et sert à indiquer le courant de.' charge ou de décharge @de la batterie.
Le courant circulant dans 1e -primaire 7 du transformateur 4 et, par - conséquent, également- celui 'circulant dans le secondaire- 30 de' ce transformateur,
est- co m'mandé au moyen d.'ênrôülemênts 8 et 9 'branchés en série et' ên opposition d'une paire d'inductances @brànchées cri série avec le primaire 7 aux bornes de-la-source 3.
Ces enrot@.eménts :.8 et 9-sont respectivement dis= posés sur des noyaux 10 et 11, ces noyaux étant susceptibles d'être saturés et formant, conjointement avec leurs divers enroulements, un unique ensemble amplificateur 12 encadré par un trait mixte.
La- magnétisation à un niveau déterminé des noyaux 10 et 11 est assurée au moyen de deux enroulements de polarisation magnéti que 13 et 14 qui sont branchés en série aux bornes d'une source de tension continue 15, shuntée par lui potentiomètre 16 destiné à. permettre de régler manuellement ledit ni veau de magnétisation. En plus des enroule ments de polarisation magnétique 13 et 14, les noyaux 10 et 11 portent encore une paire d'enroulements de commande 17, respective ment 18. Ces enroulements sont branchés en série entre la borne positive de la batterie 5 et la charge 1. De cette façon, tout courant.
circulant dans le circuit de la batterie tra verse les enroulements de commande 17 et 18 et l'effet de magnétisation dû au passage de ce courant dans ces enroulements s'oppose ou s'ajoute à. l'effet de magnétisation des enrou lements de polarisation magnétique 13 et 14, selon le sens du courant circulant dans le cir cuit de la batterie.
Si la tension de sortie du dispositif a ten dance à augmenter du fait d'une variation de la charge, un courant de charge commence à circuler dans le circuit de la batterie. L'effet de magnétisation diz au passage de ce courant à travers les enroulements 17 et 18 se retran che de l'effet de magnétisation dû aux enrou lements de polarisation magnétique, si bien que la saturation des noyaux 10 et 1l. décroît et que l'inductance des enroulements 8 et 9 augmente. Il s'ensuit que le courant traver sant l'enroulement primaire 7 du transforma teur 4 et les enroulements 8 et 9 diminue, si bien que la tension de sortie fournie par le redresseur 2 et par le dispositif diminue éga lement.
De cette façon, tout courant de charge circulant dans le circuit de la batterie tend automatiquement à réduire la tension de sor tie du dispositif, de façon à ramener celui-ci dans un état d'équilibre. De la même façon, un courant de décharge débité par la batterie tend à faire augmenter la tension de sortie du dispositif, de faon à réduire à nouveau le courant circulant dans le circuit de la. batte rie à une faible valeur, si bien que ce courant est maintenu à une faible valeur tant que la batterie se trouve dans un état de charge nor mal.
Cependant, si la batterie est déchargée et qu'il est désirable de lui fournir un cou rant de charge modéré, le courant fourni aux enroulements de polarisation magnétique 13 et 14 est légèrement augmenté en modifiant le réglage du potentiomètre 16, pour accroî tre la. magnétisation des noyaux 10 et 11 et pour réduire ainsi l'inductance des enroule ments 8 et 9. De cette façon, on augmente légèrement la tension de sortie du dispositif pour que celui-ci fournisse le courant de charge nécessaire. En plus des enroulements de polarisation magnétique et des enroule ments de commande, chacun des noyaux 10 et 11 porte un enroulement en court-circuit 19, respectivement 20, et ces enroulements sont branchés en série.
Ils servent à. suppri mer des harmoniques induits dans le circuit à courant alternatif et apparaissant sous forme de perturbations aux bornes du circuit de charge.
La deuxième forme d'exécution, dont le schéma électrique est représenté à la fig. 2, est semblable à celle qu'on vient ' de décrire, sauf qu'elle comprend un étage de commande supplémentaire. L'ensemble amplificateur 12 est exactement semblable à celui représenté à la fig. 1 et les enroulements 8 et 9 des indue- tances servent, dans cette forme d'exécution également, à commander le courant circulant dans le primaire 7 d'un transformateur 4.
Cependant, dans cette deuxième .forme d'exé cution, le secondaire 30 du transformateur alimente un redresseur 31 qui, au lieu de fournir directement du courant continu au circuit de charge 1, fournit du courant à lin enroulement de champ 32 d'un générateur de courant continu 33, ce générateur fournissant du courant continu au circuit de charge.
Une batterie 5 est branchée en tampon aux bornes du circuit de charge, comme dans la première forme d'exécution, et le courant circulant dans le circuit de cette batterie tra verse également des enroulements de com mande 17 et 18 de l'ensemble amplificateur 12. Chacun des noyaux 10 et 11 porte égale ment un enroulement de polarisation magné tique 13, respectivement 14.
Cependant, au lieu d'être alimenté à partir d'une source de courant continu séparé, telle que la source 15 de la fig. 1, ces enroulements sont directement alimentés par 1a_ batterie 5 qui fournit -une tension sensiblement constante. Le courant circulant dans ces enroulements 13 et 14 peut être réglé au moyen d'un potentiomètre 34.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécution est sensiblement le même que ce lui -de la première. Si la tension de sortie du dispositif croît du fait d'une variation de la charge, un courant de charge commence à cir culer dans le circuit de la batterie. Les enrou lements de commande 17 et 18 ont alors pour effet de faire croître l'inductance des enroule ments 8 et 9 et de faire ainsi diminuer la ten sion de sortie du transformateur 4 et, par conséquent, le courant circulant dans l'enrou lement de champ 32.
Cette diminution de cou rant a pour effet de -faire diminuer la tension fournie par le générateur 33 aux bornes de sortie du dispositif et de ramener ainsi ce lui-ci dans un état d'équilibre. - Semblable ment, lorsque la batterie commencé à débiter, l'excitation de champ du générateur est aug mentée de façon à rétablir à nouveau un état d'équilibre. Le courant principal circulant dans le circuit de la batterie est ainsi main tenu à une faible valeur tant que' cette batte rie se trouve dans un état de charge normal et peut également être réglé au moyen du po tentiomètre 34 pour le faire correspondre à l'état de charge de cette batterie.
A la fig. 2, le redresseur 31 a été repré senté, pour simplifier, comme alimentant l'en roulement de champ principal 32 du généra teur 33. Il est cependant évident que plu sieurs variantes sont possibles. Par exemple, le redresseur 31 peut être branché en série avec une deuxième source (le courant continu constituée par un second redresseur, ou il peut aussi être branché en shunt aux bornes du générateur 33, de façon à alimenter son enroulement de champ principal 32.
Ce re dresseur 31 pourrait aussi alimenter simple ment in enroulement de champ auxiliaire du générateur, l'enroulement de champ principal de celui-ci étant constamment excité à partir d'une source de courant continu séparée. Se lon une autre variante encore, le redresseur 31 pourrait commander le champ d'une ma chine d'excitation alimentant l'enroulement de champ principal du générateur 33.
Dans la troisième forme d'exécution, dont le schéma est représenté à la fig. 3, le circuit de charge 1 est alimenté en courant alternatif redressé fourni à partir d'une _ source de cou rent alternatif 3. Dans cette forme d'exécu tion, la commande comprend également deux étages.
L'ensemble amplificateur 12 est à nou veau semblable à celui -représenté ' aux fig. 1 et 2, sauf qu'il comprend un jeu d'enroule ments supplémentaires 40 et 41 que portent respectivement les noyau-x \10 et 11 dës'induc- tances. - Ces inductances commandent <B>le cou-</B> rant traversant le' primaire 7-d'un transfor mateur 4, comme auparavant.
Etant donné que le fonctionnement du dispositif dépend d'une saturation des noyaiii 10 -et 11 au'cours de chaque demi-périïodè' alternée du courant alternatif, le priïnairè-7 est shunté par iüïë résistance' 43 pour assurer qïi'un courant suf= lisant circule à travers les enroulements 8 et 9 pour saturer tour à 'tour les noyaux 10 et 11, même en marche à vide.
La tension de sortie fournie par le secon daire 30 du transformateur 4 est appliquée à un petit redresseur 44, qui est l'équivalent du redresseur 31 représenté à la fig. 2. Ce re dresseur 44 alimente un jeit de deux enroule ments de commande 45 et 46 que portent des noyaux 47 et 48 d'une seconde paire d'indue- tances 49 et 50. Ces inductances sont bran chées en opposition, de la même façon que les enroulements 8 et 9, et constituent -un deuxième ensemble amplificateur 51 encadré par un trait mixte.
Le niveau de magnétisa tion des noyaux 47 et 48 est réglé au moyen d'enroulements de polarisation magnétique 52 et 53, alimentés par la batterie 5, par l'inter- médiaire d'un potentiomètre 54 qui permet de faire varier ce niveau de magnétisation. Les enroulements de commande 45 et 46 ser vent ainsi à renforcer, dans des proportions variables, l'effet des enroulements de polari sation magnétique 52 et 53, la magnétisation totale des noyaux 47 et 48 dépendant de la tension fournie par le redresseur 44.
Les inductances 49 et 50 commandent le courant circulant dans le primaire 55 d'un transformateur 56, dont le secondaire 57 ali mente un redresseur 58, disposé pour redres ser les deux alternances. Ce redresseur 58 est branché en série avec un second redresseur 59, alimenté directement à partir de la source de courant alternatif au moyen d'un transforma teur 60. De cette façon, la tension de sortie du redresseur 59 n'est pas commandée, mais elle est augmentée dans des proportions va riables par la tension de sortie commandée du redresseur 58 qui s'ajoute à elle. Ces deux redresseurs en série fournissent ainsi le cou rant de sortie principal fourni par le dispo sitif au circuit de charge 1.
En fonctionnement, la tension de sortie du redresseur 44 est commandée conformé ment au courant circulant dans le circuit de .la batterie, ainsi qu'on l'a déjà décrit à pro pos du redresseur 31 de la deuxième forme d'exécution. Par exemple, lorsqu'un courant de charge circule dans le circuit de la -batterie, la tension de sortie du redresseur 44 est réduite. Cette réduction fait diminuer l'effet des enrou lements de commande 45 et 46, de façon à faire diminuer la magnétisation des noyaux 47 et 48. Du fait de cette diminution, l'inductance des enroulements 49 et 50 est augmentée et le courant traversant le primaire 55 du trans formateur 56 est réduit.
Le courant fourni par l'enroulement secondaire 57 de' ce trans formateur est ainsi également réduit, si bien que la tension additionnelle fournie par le re dresseur 58 diminue. De ce fait, la tension de sortie du dispositif est réduite et le courant circulant dans le circuit de la batterie est ramené à sa faible valeur correspondant -à un état d'équilibre et est maintenu à une faible valeur tant que la batterie se trouve dans un état de charge normal.
L'enroulement pri maire 55 du transformateur 56 est shunté par un condensateur 61 qui remplit un but ana logue à celui de la résistance 43 et assure une saturation des noyaux 47 et 48, même en marche à vide.
Les enroulements 40 et 41 de l'ensemble amplificateur 12 servent à assurer un réglage automatique du courant principal circulant dans le circuit de la batterie, conformément à l'état de charge de cette batterie. Les enrou lements de polarisation magnétique 13 et 14 sont alimentés en tension continue à partir de la batterie 5 par l'intermédiaire d'un po tentiomètre réglable 62. Les enroulements 40 et 41 sont disposés de façon que leur effet s'oppose à celui des enroulements de polarisa tion magnétique 13 et 14, et ils sont égale ment alimentés à partir de la batterie par l'intermédiaire d'un potentiomètre réglable 63.
Une résistance 64, présentant une caracté ristique courant-tension du type I =<B>W l,</B> est également branchée dans le circuit desdits en roulements 40 et 41. Dans cette expression, I représente le courant, V la tension, et 7s est une constante. Du fait de la présence de cette résistance, lorsque la tension de la batterie augmente d'un certain pourcentage p, ce qui a pour effet de faire augmenter le courant traversant les enroulements de polarisation magnétique 13 et 14 du même pourcentage, le courant traversant les enroulements 40 et 41 augmente de p4, c'est-à-dire pratiquement de 4 p.
En d'autres termes, lorsque la tension de la batterie croît, celle-ci approchant de son état de pleine charge, l'effet des enroulements 40 et 41, s'opposant à la polarisation magnéti que assurée par les enroulements 13 et 14, augmente. Cette augmentation tend, à faire diminuer légèrement la magnétisation des noyaux 10 et 11, si bien que, par l'intermé diaire de la commande à deux étages décrite, elle a tendance à faire diminuer la tension de sortie du dispositif et à réduire ainsi lente ment le courant de charge de la batterie à mesure que celle-ci s'approche de son état de charge complète.
Dans le dispositif qu'on vient de décrire, le redresseur 58 est représenté comme servant simplement à augmenter la tension de sortie du dispositif en ajoutant la tension qu'il four nit à celle fournie par le redresseur 59 qui, en général, fournit la plus grande partie de la puissance absorbée par le circuit de charge.
Cependant, lorsque la charge est relativement faible, le redresseur 58 peut être utilisé seul comme source principale de courant continu, de faon très analogue à celle dont le redres seur 2 de la première forme d'exécution est utilisé.
Semblablement, dans un dispositif semblable par ailleurs à la première forme d'exécution représentée à la fig. 1, le redres seur 2 pourrait être utilisé pour fournir une tension s'ajoutant à celle d'un<B>au</B> de plusieurs autres redresseurs, au lieu de fournir toute la puissance absorbée par le circuit de charge. Ces autres redresseurs fourniraient alors la plus grande partie de la puissance débitée par le dispositif.
À propos de la deuxième forme d'exécu tion, on a dit que le dispositif comprenait une commande à deux étages. Le premier de ces étages est constitué par l'ensemble amplifica teur 12 qui sert à régler l'excitation de champ du générateur 33, et le second est constitué par le générateur lui-même, dont la tension de sortie est commandée au moyen de son excitation de champ.
Semblablement, la troi sième forme d'exécution décrite comprend une commande à deux étages, dont le premier est de nouveau constitué par l'ensemble ampli- ficateur 12 qui commande la valeur des in- ductances de l'ensemble amplificateur 51. Ce lui-ci constitue le deuxième étage et com mande le courant fourni all transformateur 56 et au redresseur 58.
Soit que la commande s'effectue en deux étages, soit qu'elle s'effectue en un seul, la magnétisation des noyaux des inductances du premier étage est augmentée jusqu'à un ni veau choisi d'avance au moyen d'enroulements de polarisation magnétique parcourus par un courant continu sensiblement constant. La valeur de ce courant est choisie telle que la magnétisation des noyaux soit portée à un ni- veau iégèremënt inférieur à celui correspon dait au coude de la courbe de saturation de la matière dont les noyaux sont
laits. 11 en résulte ale pendant toute demi-alternance du courant alternatif parcourant les inductances, la magnétisation de l'un des noyau; est accrue jusqu'à sa valeur de saturation, ce qui, du fait du niveau de la magnétisation, ne re présente qu'un faible accroissèment de la magnétisation et une diminution correspon dante de l'inductance.
Cependant, du fait de la disposition relative des deux enroulements parcourus par le courant alternatif, la magné tisation de l'autre noyau est réduite d'une quantité beaucoup plus considérable,
tandis que l'inductance correspondante n'est pas appréciablement modifiée. Il est donc évident que l'inductance totale des deux enroulements parcourus par le courant alternatif et disposés en série est commandée par le niveau de ma gnétisation produit au moyen des enroule- ments de polarisation magnétique puisque, plus ce niveau est proche du coude de la courbe de saturation, plus l'inductance totale de ces deux enroulements diminue.
Dans les dispositifs décrits, la commande agit de telle sorte qu'une augmentation du courant alternatif traversant les inductances du premier ensemble amplificateur entraîne une augmentation de la tension de sortie du dispositif. Cependant, la commande pourrait également être agencée pour agir de faon inverse, par exemple en alimentant un enrou lement de champ auxiliaire d'un générateur de courant continu branché en opposition avec l'enroulement de champ principal de ce générateur. Dans ce cas, les enroulements de commande du premier ensemble amplificateur devraient être disposés de faon que leur effet soit également inversé. .