<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements à la production d'impulsions électriques. Il
La présente Invention a pour objet la production d'impulsions de très grande puissance électrique pendant de très courts intervalles de temps,ainsi que cela peut être nécessaire pour la signalisation ou pour la création de champs magnétiques intenses.
L'invention comprend la comol- naison d'une génératrice de courant alternatif et d'un com- mutateur, d'une manière qui sera décrite dans la suite. si une génératrice de courant alternatif est mise en court-circuit sur une petite impédance de l'ordre de la génératrice elle-même, 11 est .'bien connu que pendant les quelques premières ondes obtenues avant que le champ d'exci- tation soit neutralise, un courant très intense passe dans le circuits Considéré d'une manière générale, ce phénomène peut être exprimé comme suit :
<Desc/Clms Page number 2>
Courant momentané en court-circuit self induction Courant permanent en court-circuit l'induit + réactionael'induit self induction de l'induite L'effet diminue pendant la période de temps prise par le flux produit par le courant d'induit pour diminuer le flux effectif dû aux enroulements de champ, la neutralisation de ce dernier exigeant quelque temps par suite de la produc- tion d'un changement correspondant dans le courant de l'en- roulement de champ et de courants induits dans le noyau de fer.
Si donc la reaction d'induit est granas parrap- port à la self induction de l'armature, la puissance débitée dans le circuit extérieur lors d'un court-circuit momentané peut être très grande et dépasser de 50 à 100 fois la puis- sance habituellement considérée pour la génératrice. La pré- sente invention consiste principalement à utiliser la puis- sance débitée par la génératrice pendant une seule onde seu- lement du voltage produit, au moyen d'un commutateur automa- tique3 actionné en synchronisme, qui peut être actionné à volonté et, de préférence, ne ferme le circuit que pendant le temps de la première demi-onde du courant.
La puissance élevée obtenue de cette manière n'est pas directement four- nie par la machine qui actionne la génératrice mais est ti- rée de l'énergie cinétique emmagasinée dans les pièces ro- tatives ou peut être tirée également d'un volant accouplé a la génératrice.
L'invention est représentée dans les dessins an- nexés dans lesquels :
Les figs. 1. et 2 montrent des courbes du courant, du flux et de la force électro-motrice.
<Desc/Clms Page number 3>
Les figs. 3 et 4 montrent des coupes d'une géné- ratrice.
Les figs. '5 à 7 sont des vues d'un mécanisme com- mutateur et la fig. 8 est une vue d'une seconde forme de mécanisme commutateur.
La courbe E sur la fig. 1 des dessins montre la force électromotrice induite dans l'enroulement d'induit de la génératrice. Au moment B ou. cette force électromotri- ce est nulle, fig. 1, un flux maximum # passe à travers l'enroulement de'la génératrice et à, ce moment la machine est de préférence mise en court-circuit par le commutateur 'automatique et le courant J s'établit graduellement. Le commutateur maintient de préférence le circuit fermé jus' qu'au point A, fig. l, ou le courant est tombé à zéro. Par suite du fait que la machine et la charge extérieure ont une inductance, ce point est déplacé de la distance 0 A, fige 1, par rapport au point c où la courbe @ de la force électromotrice tombe à zéro.
La rupture du. courant au point A est facile car le courant est pratiquement nul en ce point, ce qui rend ce mode d'obtention d'impulsions élec- triques supérieur . ceux dans lesquels on emploie une ma- chine à. courant continu, le problème de la rupture d'un fort courant étant toujours difficile. Il est connu d'a- près la théorie générale de la mise en court-circuit de génératrices à courant alternatif que l'amplitude du cou- rant est la plus grande lorsque le court-circuit est éta- bli au moment où la force électromotrice est nulle et est réduite en conséquence lorsque le court-circuit est produit en un autre endroit du cycle, pour cette raison) on fait partir le courant du point B de la fig. 1.
La forme de la courbe du courant électrique obtenu dans ces demi-
<Desc/Clms Page number 4>
ondes dépend de la forme de l'onde de champ magnétique produite par l'enroulement d'excitation dans la génératrice de courant alternatif. Par une disposition spéciale des enroulements, comme on l'a représenté aux figs. 3 et 4 par la lettre F, il est possible, par exemple, d'obtenir les dif- férentes formes de champ qui sont représentées par les cour- bes # aux fige. 1 et 2. L'induit représenté sur la fig. 4' produit une force électromotrice E qui donne un courant ayant un sommet plat comme on le voit en J sur la fig. 2.
Il est donc toujours possible, en faisant varier la réparti- tion de l'enroulement de champ, d'obtenir la forme de courant qui répond aux exigences de l'application à la- quelle la génératrice est employée. On utilise pour la pré- sente invention une génératrice du genre à champs tournants - ou à induits tournants,de préférence une génératrice à grande vitesse et disposée de manière que son impédance soit rendue aussi petite que possible. La puissance maxima débitée par la machine est approximativement égale à:
EMI4.1
où X est l'impédance, w la vitesse angulaire et F le flux total traversant l'enroulement.
Il est également préférable, pour obtenir une grande puissance, que le flux soit aussi grand que possible et si aucune forme spéciale de l'impul- sion n'est exigée, l'enroulement le plus efficace sera celui représenté sur la fige 3. Pour réduire l'impédance et augmen- ter le flux dans l'enroulement, 11 est préférable de faire la génératrice avec un petit entre-fer et de mettre l'en- roulement d'excitation à l'abri au moyen de pièces de con- nexion en cuivre telle que les barres d'amortissement D, figs. 3 et 4, et de disposer l'enroulement d'induit de ma-
<Desc/Clms Page number 5>
nière qu'il ait un champ de dispersion aussi petit que possible.
On peut obtenir ce résultat en entourant de cui- vre l'enroulement, et spécialement les connexions d'extréml- té, par exemple en l'enfermant dans une/boite de cuivre, on a trouve qu'il est possible, avec de semblables dispositions, d'obtenir d'une génératrice de puissance évaluée en marche continue à 1500 kilowatts des impulsions correspondant à une puissance de 200.000 kilowatts. La construction de la génératrice doit être spécialement rigide car des forces physiques importantes sont prcduites pendant la mise en court-circuit.
Le commutateur nécessaire pour la mise en court- circuit momentanée peut être construit de différentes ma- nières. Deux formes de réalisation préférées ont été re- présentées et toutes deux sont actionnées directement par l'arbre de la génératrice. on décrira d'abord le commutateur représenté aux figs. 5 à 7. Un disque a en matière isolante telle que de la fibre cu de l'ébonite porte sur Sa circonfé- rence un segment conducteur b. ce disque est mis en rota- tion par la génératrice au moyen de dispositifs mécaniques tels que des engrenages, des chaînes, ou directement, ou de toute autre manière.
Un balai ,0 est placé en contact avec le disque et est réglé, quant à l'instant de fonctionnement, de manière qu'au moment où le segment vient sous le balai, la force électromotrice est nulle, de sorte que le circuit est fermé au moment voulu,, un second balai g est disposé de façon . venir en contact avec le segment mais il est réglé de telle façon, quant au moment de fonctionnement, que le segment le quitte au moment où le courant tombe à zéro. Le segment ne ferme ainsi le circuit que pendant l'in- tervalle de temps nécessaire, correspondant à la distance
<Desc/Clms Page number 6>
de B à A sur les fias, 1 et 2.
Le balai pivotant ± est actionné pour ne rester appliqué contre le disque et le segment que pendant un tour complet de l'arbre, par une disposition qui comprend un pas de vis Hélicoïdal .± sur l'arbre et une came ayant la forme d'un écrou fendu ou d'un demi-écrou e qui se meut le long de ce pas de vis.
Une tige 1 portant un galet m est pressée vers le bas dans une mesure limitée au moyen d'un ressort et cette tige vient en contact avec un bras basculant e1 qui est destiné à abaisser le balai g sur le disque contre l'action d'un res- sort n. Lorsqu'on désire obtenir l'impulsion, l'écrou fendu est mis en position à la main sur l'arbre à la gauche de la position médiane représentée sur la fige 5. Il est alors repoussé à la main vers la droite et il est saisi par le pas de vis; il passe alors par la position médiane et pen- dant ce temps il soulève le galet m et provoque la forma- tion du contact nécessaire. Le demi-écrou 1 représenté possède une patte e2 qui glisse dans une fente du bâti de la machine pendant ce mouvement.
Pour former un second con- tact, le demi-écrcu est retiré et remis en position sur l'arbre à la gauche de la position médiane de la fige 5.
Suivant une variante de la disposition, le commu- tateur peut être actionné au moyen d'un arbre à cames et d'un système de leviers comme le montre la fige 8. Une came 1 ayant des ,surfaces de trois rayons différents est mise en rotation par l'arbre de la génératrice et peut être accou- plée directement à celui-ci ou actionnée au moyen d'une chaîne, d'engrenages ou autrement. Cette came est destinée à exercer une pression, au moyen d'un levier 2, sur une tige 3 qui est repoussée dans la direction de la came au .moyen d'un ressort 4. La tige de poussée 3 est destinée
<Desc/Clms Page number 7>
à agir par l'intermédiaire d'une bielle 5 sur le joint de deux bielles verticales 6 et 7, articulées pour former un levier brisé.
La bielle 6 est reliée à une tige verticale de commutateur 8 portant à. son extrémité inférieure une plaque de cuivre isolée ou un pont 9 destiné à venir en contact avec deux contacts 10 en forme de balais placés dans le circuit principal de la génératrice lorsque les bielles sont dans le prolongement l'une de l'autre. La plaque est repoussée vers le haut par des ressorts 12 qui tendent par conséquent à faire passer les bielles articu- lées d'un côté ou de l'autre de leur point mort.
La bielle
5 est reliée au joint du levier brisé et est articulée à un bras 15 supporté par l'armature d'un électro-aimant ou d'un solénofde 14 au moyen duquel la bielle 5 peut être amenée dans l'alignement de l'extrémité de la tige de pous- sée 3 ou hors d'alignement avec cette tige. une gâchette 11 est disposée de façon à venir en prise avec le levier 2 et à le retenir dans sa position vers l'extérieur et cette gâchette est munie d'un aimant ou d'un solénoïde 13 pour la faire culbuter.
Le fonctionnement du commutateur se fait de la manière suivante
La came 1 tourne librement et le levier 2 est main- tenu écarté de la came par la gachette 11. L'extrémité de la bielle de poussée 5 peut tomber en dessous de,l'extrémité de la tige de poussée, comme on l'a représenté en pointillé.
Les bielles 6 et 7 formant le levier 'brisé sont placées à la droite de leur point mort et la plaque de pont 9 est, soulevée des balais 10 sous l'action des ressorts 12. pour obtenir l'impulsion, on excite d'abord l'aimant 13, par
<Desc/Clms Page number 8>
exemple en appuyant sur un interrupteur à bouton-pous- soir de façon que la gachette il lâche le levier de cannes 2 qui vient en contact avec la came, après quoi la tige de poussée 3 est obligée d'effectuer. un mouvement de va-et- vient à mesure que le levier suit la forme de la came.
L'électre-aimant 14 est excité pour cbliger la bielle 15 a soulever la bielle de poussée 5 au moment où le levier 2 repose sur la partie de la came ayant le plus petit rayon.
Avant ce mouvement de la bielle 5, le mouvement de la came ne peut pas atteindre les bielles 6, 7 et les pièces sont dans la position de"sûreté", mais le soulèvement de la bielle 5 arme ou,met en position le commutateur de'façon que les tiges de poussée 3 et 5 viennent en contact il'une avec l'autre et lors du mouvement subséquent de la caille, lorsque le levier 2 vient sur la partie intermédiaire la de celle-ci, les bielles 6 et 7 sont mises dans le prolon- gement l'une de l'autre et le commutateur est fermé, la came étant réglée par rapport à la génératrice, peur ce qui concerne l'instant de fonctionnement, de telle façon que cette fermeture se produit au moment ou le voltage de la génératrice est nul.
La came a une forme telle que le con- tact continue jusqu'à ce que sa seconde surélévation lb atteigne le levier 2 et oblige les bielles du levier bri- sé à, se transporter au-delà du point mort vers le gauche, l'interrupteur s'ouvrant alors de nouveau, et cela à un moment 'ou le courant est sensiblement nul. L1 électro-aimant 13 est alors désexcité et le levier 2 est de nouveau main- tenu écarté de la came au moyen de la gâchette il.
En vue de remettre le commutateur dans la position dans laquelle il est prêt pour l'obtention d'une autre Impulsion, les Nielles du levier brisé doivent être déplacées vers lapo-
<Desc/Clms Page number 9>
sillon de droite et pour permettre d' obtenir ce résultat sans fermer le circuit, le pivot d'une des bielles peut être mobile ou bien un commutateur auxiliaire placé en sé- rie avec le commutateur principal peut ê-tre ouvert temporai- rement.
Avec la disposition décrite ci-dessus, les moments de fermeture et d'ouverture sont commandés par la pression provenant de la came et un mouvement de la tige de poussée dans une seule direction produit à la fois la fermeture et l'ouverture. Le levier est en contact avec la came pendant un tour seulement. Grâce , l'emploi d'un commuta- teur du type pont, la vitesse avec laquelle l'intervalle d'air entre les contacts augmente est deux fois plus grande que dans le cas d'un simple contact. La surélévation de la came doit être établie avec soin et la surélévation de' fermeture peut être rendue fixe en une position bien déter- minée tandis que la surélévation de rupture peut être rendue réglable étant donné que le moment de la rupture dépend de -impédance de la charge.
Comme le moment de la rupture ne peut pas en pra- tique être déterminé d'avance exactement et comme il doit toujours y avoir un petit courant au moment ou elle a lieu, la formation d'un arc peut être réduite, dans chacun des systèmes, au moyen d'un condensateur monté sur le point de rupture ou au moyen d'un dispositif de soufflage placé dans l'intervalle de rupture, ou bien ces deux moyens peuvent être employés.
Il est à remarquer que, dans les deux cas, lorsque, le commutateur est mis en position ou armé, 11 établit et coupe le contact une fois seulement et nécessite ensuite une remise en position. Cette remise en position ne peut se
<Desc/Clms Page number 10>
faire tant que les conditions passagères résultant du court- circuit ne se sont pas dissipées. Des moyens automatiques, soumis ou non à une opération de contrôle, peuvent toutefois être utilisés pour remettre en positlcn le commutateur automatiquement après chaque rupture, une série continue d'impulsions peut alors être obtenue de cette manière si on le désire, le temps entre 'les impulsions ayant une longueur suffisante pour que les conditions passagères aient disparu.
Il va de soi qu'il n'est pas indispensable que le commutateur soit fermé à l'instant du zéro dans l'onde de vol- tage vu que des impulsions peuvent être obtenues moyennant la fermeture du commutateur à n'importa quel autre instant dans le cycle, ces impulsions ayant toutefois une intensité ré- duite en conséquence, il est désirable en pratique d'ouvrir le commutateur lorsque le courant tombe à zéro car sinon il se forme un arc important et des détériorations sérieuses se produisent.
Différentes modifications peuvent être apportées à l'appareil sans qu'on sorte du cadre de l'invention.
En résumé :
La présente invention concerne la production d'im- pulsions puissantes de courant électrique, utilisant les phé- nomènes de court-circuit de machines dynamo-électriques, et elle est caractérisée par le fait qu'on relie un circuit de travail à faible impédance à une génératrice rotative de cou- rant alternatif, pendant un intervalle de temps qui est, au plus, de l'ordre d'un cycle seulement du voltage alternatif ' et est de préférence compris entre -on demi-cycle et un cycle.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.