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Dispositif de régulation de la tension d'une source de courant chargeant une batterie d'accumulateurs Les régulateurs de tension habituellement utilisés avec les génératrices à courant continu ou les alternateurs chargeant des batteries d'accumulateurs, et les dispositifs, appelés relais de tension, sont généralement des appareils à fonctionnement électromagnétique dont la précision dépend - d'un ressort de rappel opposant une force antagoniste à celle de l'électro-aimant de commande; - du réglage mécanique des appareils, en particulier de l'entrefer des pièces magnétiques, qui varie avec l'usure des contacts ; - des variations de résistivité des bobinages en fonction de la température.
Ces divers facteurs font que ces appareils sont généralement peu précis et instables dans le temps. La présente invention concerne un dispositif de régulation de la tension d'une source de courant chargeant une batterie d'accumulateurs, dans lequel la tension aux bornes de la batterie est comparée à une tension de référence.
Le dispositif de régulation selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, en parallèle avec ladite batterie, un circuit dans lequel sont montées en série une résistance et une cellule électrolytique en contact thermique avec ladite batterie et fournissant une tension de référence sensiblement constante, une impédance variable montée dans le circuit de ladite source et des moyens de réglage de ladite impédance en fonction de la différence entre la ten- sion aux bornes de ladite cellule électrolytique et la tension aux bornes de la batterie.
On sait, en effet, qu'une cellule électrolytique, quia une faible résistance interne, présente à ses bornes une tension constante et stable, même lorsque le courant qui la traverse varie dans d'assez larges limites. Cette tension est égale à la tension de polarisation de ladite cellule.
Si le courant qui traverse la cellule est permanent, il est possible d'utiliser une cellule électrolytique sans matières actives transformables par le courant, c'est-à-dire une cellule sans capacité.
Il y a cependant avantage, pour la stabilité de la tension de la cellule, à utiliser une cellule contenant de faibles quantités de matières actives, c7est- à-dire un accumulateur à faible capacité, de façon qu'il acquière rapidement sa tension de charge complète.
En particulier, il y a avantage à utiliser une cellule d'accumulateur alcalin étanche de faible capacité.
La cellule étant en contact thermique avec la batterie à charger, sa tension varie en fonction de la température comme celle de cette batterie, ce qui, en particulier lorsque la cellule est de même nature que les éléments de la batterie, permet de compenser l'effet des variations de température sur la charge de la batterie, sans recourir aux systèmes de compensation par bilames ou autres qui sont souvent prévus sur les régulateurs de charge.
La cellule peut être placée entre les bacs de deux éléments de la batterie ou même dans l'un de ces bacs.
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La puissance mise en jeu dans la comparaison de la tension aux bornes de la batterie à la tension de référence étant généralement très faible par rapport à la puissance à contrôler dans le circuit de charge, le dispositif de régulation pourra comprendre, par exemple, un dispositif d'amplification qui peut être électromagnétique lorsque la source de courant de charge est alternative.
On peut aussi utiliser un amplificateur électronique à tubes thermoioniques ou à triodes au Germanium (transistors).
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des schémas de deux formes d'exécution dans lesquelles la tension aux bornes de la batterie provient d'une source alternative.
La fig. 3 est un schéma d'une autre forme d'exécution comprenant un relais de tension.
La fig. 4 illustre une forme d'exécution à amplificateur, électronique.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 1, la tension de charge de la batterie d'accumulateurs a est prise sur un redresseur b qui reçoit la tension alternative du secondaire c d'un transformateur, dont le primaire d est alimenté par une source alternative.
La batterie alimente un circuit d'utilisation qui est raccordé aux bornes e.
Une cellule électrolytique f fournissant une tension constante de référence est montée en parallèle aux bornes de la batterie a, en contact thermique avec cette batterie, par l'intermédiaire d'une résistance R, de manière à recevoir une partie du courant -de charge du redresseur b, à travers cette résistance qui sert à absorber l'excédent de la tension fournie par le redresseur b.
La cellule f peut être constituée, avec avantage, comme une cellule d'accumulateur alcalin étanche comportant des plaques en métal fritté, de préférence en nickel, ces plaques étant imprégnées (Thydrate de nickel pour les plaques positives, et d'hydrate de cadmium pour les plaques négatives ; ces plaques sont pressées les unes contre les autres avec interposition de séparateurs minces et perméables, le tout étant imprégné d'une solution de potasse et étant enfermé dans une enveloppe hermétiquement close. Une telle cellule donne une tension constante pour une large variation de l'intensité du courant qui la traverse.
La robustesse électrique et la complète étanchéité d'une telle cellule donnent, de plus, une très grande stabilité de ses caractéristiques dans le temps.
Plus généralement, on peut aussi utiliser comme cellule f une cellule d'accumulateur de type quelconque, en prenant des dispositions pour y maintenir un niveau d'électrolyte constant, par exemple en prévoyant une nourrice remplie d'électrolyte et dont la communication avec la cellule est contrôlée en fonction du niveau dans celle-ci.
Le dispositif comprend en outre un amplificateur magnétique qui comporte sur un circuit magné- tiaue commun 1) un enroulement 1 connecté aux bornes de la cellule f ; 2) un enroulement 2 connecté aux bornes de la batterie a (tension à contrôler) dans un sens tel que ses ampères-tours s'opposent à ceux de l'enroulement 1, les enroulements 1 et 2 donnant dans le circuit magnétique un flux résultant nul quand la tension aux bornes de la batterie est correcte ; 3) un enroulement 3 donnant l'autoexcitation de l'amplificateur magnétique.
Les ampères- tours de cet enroulement sont tels qu'ils en- P 01 ndrent dans le circuit magnétique un flux inférieur au flux de saturation pour la tension correcte aux bornes de la batterie et de sens opposé à celui du flux engendré par l'enroulement 2 ; 4) un enroulement 4 traversé par le courant alternatif alimentant le redresseur et opposant à ce courant une impédance fonction de l'excitation du circuit magnétique.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Si la tension aux bornes de la batterie augmente, le courant circulant dans l'enroulement 2 augmente et le flux de sens opposé à celui de l'enroulement 1, qu'il engendre dans le circuit magnétique, devient prépondérant. Le flux qui était engendré dans le circuit magnétique par le seul enroulement 3, quand la batterie avait la tension correcte, diminue donc, ce qui a pour effet d'augmenter l'impédance de l'enroulement 4 en diminuant ainsi la tension fournie au redresseur b. Le débit de ce redresseur diminue donc, tendant ainsi à ramener la tension de la batterie à la tension de réglage. Des phénomènes inverses se produisent si la tension aux bornes de la batterie diminue.
Le dispositif, représenté sur la fig. 2, dérive du précédent, mais est agencé de manière à permettre le réglage direct de la tension fournie par un alternateur. Sur le dessin, cet alternateur -est du type à induit fixe g et inducteur tournant h. Le courant alimentant cet inducteur est pris aux bornes de l'induit à travers l'enroulement 4 à impédance variable de l'amplificateur magnétique susdécrit. Ce courant est ensuite redressé dans un redresseur j. L'enroulement d'excitation 3 de l'amplificateur magnétique est placé dans le circuit à courant continu de l'inducteur. Le fonctionnement est le même que précédemment en cas de variation de la tension aux bornes d'utilisation e.
Il convient de noter que, dans le cas où l'alternateur est entraîné à vitesse variable (cas d'un équi-
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pement d'automobiles, par exemple), il se produit une autorégulation due au fait que si la vitesse d7en- traînement de l'alternateur augmente, la fréquence et la tension de l'alternateur augmentent proportionnellement.
Or, l'impédance d'une self est proportionnelle à la fréquence.
De ce fait, l'enroulement 4 diminuera automatiquement le courant d'excitation lorsque la vitesse de l'alternateur augmentera.
Cet enroulement peut être déterminé pour que l'alternateur conserve des caractéristiques sensiblement constantes dans une certaine plage de vitesses indépendamment de toute autre régulation.
Dans le cas de la fig. 3, le dispositif de régulation comprend un relais de tension différentiel. Ce relais comporte des bobinages 1 et 2 enroulés en opposition et dont le flux résultant agit sur une armature non figurée reliée à un interrupteur k qui est soumis, d'autre part, à l'action d'un ressort antagoniste 1. La tension à régler fournie par une source de courant continu m, qui sert à charger la batterie d'accumulateurs a, est appliquée à l'enroulement 2. Elle est appliquée également à la cellule électrolytique de référence f, analogue à celle qui a été décrite précédemment, à travers la résistance R. La tension aux bornes de cette cellule est appliquée à l'enroulement 1.
Les enroulements 1 et 2 sont tels que le flux résultant dans le circuit magnétique commun de ces enroulements soit nul quand la tension aux bornes de la batterie a est correcte. L'effort du ressort 1 est alors prépondérant et ce ressort ferme l'interrupteur k qui court-circuite une résistance n placée en série avec la source m. Si la tension aux bornes de la batterie augmente, le flux engendré par l'enroulement 2, qui augmente corrélativement, détermine l'ouverture de l'interrupteur k. De ce fait, la résistance n est mise en circuit et la tension aux bornes de la batterie, qui était égale à celle de la source m, est diminuée de la chute de tension dans la résistance n.
Par un choix judicieux de la sensibilité du relais et des enroulements 1 et 2, le relais peut fonctionner lorsque la tension aux bornes de la batterie augmente d'une valeur A U faible par rapport à U (A U = 5 % de U par exemple).
La tension de fonctionnement du relais est donc U -1- A U La qualité essentielle du dispositif décrit ci-dessus est d'être pratiquement insensible aux dérégla- ges (d'ordre mécanique, par exemple) -du relais proprement dit En effet, si le relais se dérègle de 10 0/0, cela revient à dire que A U va varier de 10 %.
Si A U = 5 % de U , par exemple, l'inci- dence de ce déréglage sur la tension de fonctionnement ne sera que de
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Pratiquement, la précision du relais sera donc celle de la tension de la cellule électrolytique de référence.
Un deuxième avantage de ce dispositif est d'être insensible aux variations de la résistivité des enroulements en fonction de la température, ces variations entraînant habituellement des déréglages des appareils.
Dans la variante de la fig. 4, la tension aux bornes de la cellule électrolytique f est en opposition avec une tension créée entre les points o et p d'une résistance potentiométrique q dont les extrémités sont aussi connectées aux bornes de la batterie a ; cette résistance et les points o et p sont choisis de telle manière que la tension entre o et p soit égale et opposée à la tension de la cellule quand la tension aux bornes de la batterie a a sa valeur normale. Le courant dans une résistance s, reliant le point o à la borne correspondante de la cellule f, est alors nul.
Un courant de déséquilibre circule au contraire dans la résistance s si la tension aux bornes de la batterie augmente ou diminue par rapport à la valeur normale. L'importance de ce courant dépend de la variation de tension et son signe de celui de cette variation. La différence de potentiel aux bornes de la résistance s est appliquée aux bornes d'entrée d'un amplificateur électronique t dont le courant de sortie est appliqué à un moteur z qui déplace, dans un sens ou dans l'autre, le curseur d'un rhéostat u monté en série avec la source de tension m, ce qui ramène la tension aux bornes de la batterie à la valeur normale.