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Amplificateur magnétique .auto-excité Rappelons les propriétés essentielles d'un amplificateur magnétique auto-excité, à prémagnétisation alternative. La fig. 1 représente un exemple d'un tel amplificateur. Les enroulements de travail 1 et 2 sont munis de redresseurs 3 et 4 qui servent à son auto-excitation. La charge 5 est parcourue par le courant alternatif de travail provenant d'un premier enroulement secondaire 9 du transformateur d'alimentation 10.
Les enroulements de prémagnétisation 6 et 7 sont montés en série, c'est-à-dire que les tensions induites dans ces deux enroulements par la variation du flux dû aux enroulements de travail (lorsque les redresseurs 3 et 4 sont court-circuités) sont en phase et s'ajoutent. La tension alternative d'un second enroulement secondaire 8 du transformateur d'alimentation 10 est appliquée aux enroulements de prémagnétisation 6 et 7.
Pour que le courant alternatif de prémagnétisation puisse circuler et produire un effet de démagnétisation dans les noyaux de l'amplificateur, il faut que la tension appliquée aux enroulements de prémagnétisation compense la tension induite dans ces enroulements par la variation du flux dû aux enroulements de travail. La variation de ce courant peut être obtenue de deux fa- çons différentes : 1. en faisant varier la tension alternative de l'enroulement secondaire 8 (par l'intermédiaire d'un autotransformateur variable, par exemple) ; 2. en changeant la valeur de la résistance série 11 du circuit de prémagnétisation.
Le grand avantage de l'amplificateur magnétique auto-excité à prémagnétisation alternative est sa grande rapidité de réponse. En effet, comme la tension de prémagnétisation est alternative, son courant change instantanément de valeur, lors d'un changement de la valeur de la résistance 11, et le temps de réponse d'un tel amplificateur est forcément inférieur à la période puisque après une période le régime stable est atteint. Mais pour commander un tel amplificateur, il a été nécessaire jusqu'ici de disposer d'un organe mécanique qui permette de faire varier la résistance 11 ou la tension de l'enroulement secondaire 8 du transformateur 10. L'inconvénient de cette disposition connue, dû à la nécessité d'une telle commande à organe mécanique, est évident.
La présente invention vise précisément à éliminer cet inconvénient. Elle a pour objet un amplificateur magnétique auto-excité, comprenant au moins un enroulement de prémagnétisation traversé par un courant alternatif et un dispositif de commande permettant de faire varier le courant dans ledit enroulement, caractérisé par le fait que ledit dispositif de commande comprend un dispositif statique dont la résistance est variable en fonction d'une grandeur électrique qui lui est appliquée, ce dispositif statique étant inséré dans le circuit de prémagnétisation par l'intermédiaire d'un pont de redresseurs et étant destiné à faire varier le courant dans ce circuit.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'amplificateur magnétique selon l'invention et une forme d'exécution d'une utilisation de cet amplificateur.
La fig.1, comme déjà vu, est un schéma électrique servant à illustrer les propriétés essentielles d'un amplificateur magnétique auto-excité, à prémagnéti- sation alternative.
La fig. 2 est un schéma d'une première forme d'exécution.
La fig. 3 est un schéma d'une seconde forme d'exécution.
La fig. 4 est un graphique explicatif.
Les fig. 5, 6 et 7 sont des schémas servant à démontrer certains avantages desdites formes d'exécution.
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La fig. 8 est un schéma électrique d'un amplificateur magnétique utilisé comme régulateur de tension d'un alternateur.
La fig. 9 représente le schéma d'une variante.. Dans l'exemple selon la fig. 2, la disposition diffère du schéma connu selon la fig. 1, en ce qui concerne le circuit de prémagnétisation ; le reste est pareil. Ainsi, la résistance variable 11 de la fig. 1 est remplacée par un pont de redresseurs 12 et un dispositif statique 13 dont la résistance est variable en fonction d'une grandeur électrique qui lui est appliquée. Ce dispositif 13 est représenté ici sous forme d'un transistor. Ce dernier peut, en effet, être considéré comme une résistance dont on peut faire varier la valeur en agissant sur la tension base-émetteur.
Cette résistance varie, en grossière approximation, de façon inversement proportionnelle au courant de base du transistor. La puissance nécessaire pour commander ce courant de base est beaucoup plus petite que la puissance alternative de prémagnétisation, ce qui permet d'obtenir une amplification très élevée. Par ailleurs, il est clair que l'emploi du pont de redresseurs 12 et du dispositif statique 13 remédie à l'inconvénient, mentionné au début, des dispositions connues.
Dans la forme d'exécution selon la fig. 3, la disposition générale est analogue à celle de la fig. 2 ; la différence porte sur le circuit de prémagnétisation. Une résistance fixe 14 est placée en série dans ce circuit avec l'ensemble constitué par le pont de redresseurs et le transistor, ensemble qui est monté en parallèle avec les enroulements de prémagnétisation. Ceux-ci doivent avoir une résistance beaucoup plus grande que la résistance minimum de l'ensemble pont de redresseurs et transistor.
Lorsque cet ensemble présente une résistance minimum, il court-circuite presque complètement les enroulements de prémagné- tisation, et le courant alternatif circulant dans ceux- ci est minimum. Lorsque cet ensemble présente une résistance maximum, le courant alternatif qui circule dans les enroulements de prémagnétisation est maximum. La résistance 14 absorbe plus ou moins de tension alternative de commande, selon que la résistance de l'ensemble pont de redresseurs et transistor est faible ou élevée.
La fig. 4 représente la caractéristique statique d'un amplificateur magnétique auto-excité, c'est-à- dire la tension moyenne US aux bornes de la charge 5 en fonction du courant alternatif de prémagnéti- sation i, la variation de ce courant étant obtenue de l'une des deux façons connues indiquées plus haut ou de la manière illustrée par les fig. 2 et 3.
Les dispositifs statiques décrits permettent de réaliser des amplificateurs magnétiques auto-excités présentant les avantages suivants 1. grande amplification de puissance, 2. temps de réponse inférieur à la période, 3. commande par tension continue ou alternative redressée. Ils permettent en outre une simplification de construction et, en conséquence, une réduction du coût.
En effet, le temps de réponse est inférieur à la période et cela quelle que soit la valeur de la résistance du circuit de prémagnétisation. Ainsi, lorsque l'amplificateur est complètement démagnétisé (le courant dans les enroulements de travail est alors minimum), la résistance du circuit de prémagnétisation a une valeur très faible. Dans ces conditions la tension nécessaire pour faire circuler ce courant sera faible et le nombre de spires nécessaire à l'enroulement de commande sera petit, par rapport au nombre de spires qu'il faudrait dans un amplificateur à commande par courant continu. Dans la plupart des cas, cet enroulement pourra être exécuté à la main, avec un fil isolé, puisqu'il suffit de quelques spires.
La construction s'en trouve ainsi simplifiée, et par suite le coût diminue. Cet avantage apparaît surtout lorsque le dispositif de commande est constitué par un transistor et un pont de redresseurs. Ce dispositif pourrait toutefois ne pas être à transistor mais, par exemple, à tube électronique ou à redresseur commandé.
Le coût est diminué, tout d'abord, du fait de la simplicité de construction de l'enroulement de commande. Ensuite, si l'on désire obtenir un courant de travail redressé, il n'est plus nécessaire, comme dans la commande à courant continu, d'avoir six éléments de redresseurs. En effet, dans la commande par courant continu, il est indispensable, lorsque la charge est inductive, de la monter de la façon indiquée sur la fig. 5, ceci afin d'éviter un accrochage de l'amplificateur (ou du moins une variation brusque de pente), dans la partie inférieure de la caractéristique statique de l'amplificateur, fig. 4.
Lorsque le courant de commande est alternatif, ce phénomène ne se produit pas, et il suffit alors, même si la charge est inductive, de monter la charge selon la fig. 6, ce qui ne nécessite que quatre éléments redresseurs, ou selon la fig. 7, si l'on dispose d'un transformateur dont le secondaire a un point milieu ; cette dernière solution ne nécessite que deux éléments redresseurs. Ainsi, le nombre de redresseurs de puissance, éléments très coûteux, étant diminué, le coût s'en trouve fortement réduit.
On va décrire maintenant un exemple d'utilisation de l'amplificateur décrit, pour le réglage de la tension d'une machine synchrone qui est ici un alternateur (fig. 8).
La tension à régler de l'alternateur 20 est mesurée par un transformateur 21. Cette tension, après avoir été redressée et filtrée dans un filtre passe-bas 22, alimente un pont de mesure 23, lequel est constitué par des éléments linéaires et un élément non linéaire 24. La grandeur de sortie de ce pont, qui est une tension continue, commande le courant de base d'un transistor 25. C'est ce courant de base qui, comme nous l'avons vu, agit sur la valeur de la résistance du transistor.
Cette variabilité de la résistance dans le circuit de prémagnétisation 26 de
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l'amplificateur 27, permet la variation du courant alternatif de commande, et par suite de la tension aux bornes de la charge, c'est-à-dire de l'impédance des pôles inducteurs 28 de l'excitatrice 29. Cette exci- tatrice fournit la puissance d'excitation aux inducteurs 30 de l'alternateur 20. La puissance du régulateur est tirée de l'alternateur ou d'un réseau auxiliaire, au moyen du transformateur 31. Un élément non linéaire 32 (une diode Zener, par exemple) protège le transistor contre les surtensions entre la base et l'émetteur.
L'effet de température sur la résistance du transistor, est compensé par l'effet de température sur l'élément non linéaire 24. II suffit en effet, dans le cas d'une diode Zener par exemple, de choisir son coefficient de température tel qu'il compense l'effet de température sur le courant du collecteur du transistor. Le circuit de stabilisation de la boucle de réglage (constituée par le régulateur, l'excitatrice et l'alternateur), est un circuit de réaction différentielle constitué par des éléments 33, 34 et 35, qui permettent d'adapter la constante de temps du circuit de stabilisation et le taux de réaction.
Le temps de réponse d'un tel régulateur est inférieur à la période, compte tenu de la constante de temps du filtre passe-bas.
Dans le cas d'une machine à courant continu, dont il s'agit de régler la tension, le régulateur serait constitué par l'ensemble 36 seul, le filtre 22 devenant inutile. L'alimentation, en 31, du régulateur se ferait, bien entendu, par un réseau auxiliaire à courant alternatif.
Dans une variante, la disposition selon la fig. 8 pourrait être utilisée pour réglage de la vitesse d'une machine électrique tournante, telle que moteur ou génératrice. Ceci pourrait avoir lieu de la façon suivante. Le filtre 22 servirait à mesurer la vitesse à régler ; l'ensemble 36 constituerait alors le régulateur. L'élément 28 serait alors, selon le cas, les inducteurs d'un moteur ou d'une génératrice, ou l'induit d'un moteur.
Dans l'amplificateur selon la fig. 9, le dispositif statique comprend un pont de redresseurs 15 et une résistance fixe 16 aux bornes de laquelle est appliquée une tension continue de commande. La tension fournie par le pont de redresseurs 15, s'ajoute à celle fournie par le pont de redresseurs 12, de manière à faire circuler dans la résistance 16, en l'absence de tension de commande, un courant suffisamment grand pour bloquer le courant de charge circulant dans la résistance 5. Lorsqu'on applique aux bornes de la résistance 16 une tension de commande continue de polarité opposée aux tensions générées par les redresseurs 15 et 12, le courant circulant dans le circuit de prémagnétisation de l'amplificateur diminue et le courant de charge augmente.
L'ensemble comprenant le pont de redresseurs 15 et la résistance 16 aux bornes de laquelle on applique la tension de commande joue donc le même rôle que la résistance 11 de la fig. 1 et peut par conséquent être considéré comme faisant varier la résistance du circuit de pré- magnétisation. Cet ensemble forme donc un dispositif statique 37 de résistance variable en fonction d'une grandeur électrique qui lui est appliquée.