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Monsieur BOSSU Pierre, demeurant à RIEL$*- les - EAUX, (par Bélanoourt-sur-Ource) Côte d'Or.
PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MOYENS DE REGULATION DES MACHI-
NES ELECTRIQUES.
L'invention concerne les appareils de régulation des machines électriques, et, plus particulièrement les régulateurs vibrants, à simple ou à cbuble paire de contacts.-
Elle a pour but d'obtenir, d'une façon certaine, la suppression des étincelles aux contacts, quelles que soient la grandeur de la régulation à obtenir, et la puissance de la ma- chine à régler.-
Elle consiste : dans l'adjonction aux régulateurs vibrants connus, d'une ou de plusieurs paires de contacts supplémentaires, dans lesquelles paires, un au moins des contacts est monté élasti- quement;
à régler le jeu des différentes paires de contacts de façon qu'un "ordre de fonctionnement" (déterminé par le "jeu" ou la position de l'armature de l'électro-aimant) soit
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établi d'une façon rigoureuse et immuable; à faire commander un, ou plusieurs servo-moteurs, par une, ou plusieurs paires de contacts; à faire commander des rhéostats par ces servo-moteurs; à règler le "jeu" du, ou des servo-moteurs, de fa- çon que le, ou les rhéostats soumis à leur action, augmentent ou diminuent de résistance, suivant qu'ils sont commandés par une, ou une autre des paires de contacts du régulateur vibrant conforme à l'invention;
à faire commander par une des paires de contacts (de préférence celle qui est "fermée" lors du décollage "total" de l'armature), un télérupteur, de façon que ce dernier chan- ge alternativement le sens du courant traversant les contacts vibrants principaux de règlage.-
Elle pourra être bien comprise à l'aide du dessin ci-annexé, ainsi que de la description qui suit. Ce dessin et cette description étant seulement donnés à titre d'exemple.-
Les deux figures que comporte le dessin montrent sous forme de schéma, des exemples de réalisation de l'inven- tion.-
La fig.I représente un régulateur vibrant conforme à l'invention, et comportant plusieurs paires de contacts sup- plémentaires.-
La fig.
II représente un régulateur vibrant conforme à l'invention, mais dont certaines paires de contacts comman- dent un servo-moteur, commandant lui-même un rhéostat.-
Selon l'invention, on se propose, par exemple, de réaliser l'invention, en l'appliquant au règlage d'une dynamo shunt ordinaire.-
Etant donnée une installation électrique d'éolai-
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rage comprenant, comme représenté sur la fig.
I, une dynamo I, un conjoncteur-disjoncteur 2, une batterie 3, et des lampes 4; la dynamo I comporte un inducteur shunt 5, Désirant, par exem- ple, règler la tension de la dynamo (on pourrait règler pareil- lement tout autre facteur, ou combinaison de facteur), on ad- joint à l'installation un régulateur A conforme à l'invention, et comprenant un électro-aimant 6, une armature 7, articulée en 8 -- l'armature 7 portant comme déjà connu, par exemple, deux paires de contacts 9,9';
10,10' destinées à commander l'intercalation des résistances II et 12.-
L'on sait que dans une dynamo shunt puissante, pour obtenir la totalité du règlage (sans utiliser les procédés de la présente invention) ces résistances 11 et 12 doivent avoir des valeurs telles, qu'elles ne permettent pas d'éviter la production d'étincelles aux dites paires de contacts 9,9' et IO,IO', ce qui amène très rapidement la destruction de ces con- tacts.-
C'est pour éviter cette production d'étincelles des- tructives que l'on adjoint au régulateur, et ce conformément à l'invention, plusieurs paires de contacts supplémentaires telles par exemple que 13,13';14,14'; 15,15'; 16,16'.
Chacune de ces paires de contacts supplémentaires comporte au moins un de ses contacts monté élastiquement; tels les contacts 13, 14, 15, 16, placés sur des lames de ressort 17, 18, 19, 20, fixées sur l'armature par les vis 21,22 (etc.)
Les "jeux" de ces paires de contacts sont règlés, par exemple, au moyen de vis telles que 25, 24 (etc. ) de façon que si l'armature 7 est au repos, les paires de contacts 9,9'; 13, 13'; 14,14' soient "fermées" et que les paires de contacts 10, 10'; 15,15'; 16,16' soient "ouvertes" et que, pendant le passage de l'armature 1 de sa position de"décollage" à sa position
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de "collage" les paires de contacts j> 2' ; T3,T3';
I4,I4t soient successivement "ouvertes", et que les paires de contacts I5,I5t; T6,I6t; 10,10* soient successivement "fermées" dans un ordre immuable.- On relie chacun des contacts 9',I3',I4t,I5r,I6r,TOt, qui ne sant portés ni par l'armature ¯7, ni par les lames de ressort I7,IS,IG,20, respectivement : le contact 9' à l'extrémité de la résistance 11 con- nectée au balai 1' de la dynamo 1;
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le contact 13' à un point II' situé entre les deux extrémités de cette résistance II; le contact 14' à un point 11" situé entre le point 11'et l'extrémité de la résistance II connectée à l'inducteur ± le contact 15'à celle des deux extrémités de la ré-
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sistance 12 qui n'est pas connectée à l'un des balais 1V¯ de la dynamo..! ;
le contact 16' à un point 13'situé entre les deux extrémités de la résistance 12 ;
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et enfin le contact IOtà un point I2 situé entre le point 12' et l'extrémité de la résistance 12 connectée au ba- lai 1".- Les points Vit, Illle 12', I2'r sont judicieusement choisis sur la longueur des résistances 11 et 12, de façon que la valeur des portions de résistance commandées respectivement par les paires de contacts entrant en jeu successivement, soient trop faibles pour produire des étincelles nocives à ces paires de contacts.-
Le tout étant agencé comme il vient d'être décrit ;
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les valeurs totales de chacune des résistances II, I2 étant choisies telles qu'elles soient suffisantes pour produire la
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régulation totale, dans tous les cas, de la dynamo I;llélec-
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tro-aimant 6 du régulateur A étant branché comme connu dans l'installation de façon que le "jeu" de l'armature soit "com- pensé" magnétiquement, par exemple comme représenté sur la fig.
I; le ressort 25 étant règlé pour que l'attraction de l'armature ¯7 ait lieu à E # -- E étant la valeur de la ten- sion qui doit être maintenue constante, étant une très faible fraction de E, par exemple 0,5 %.-
Le fonctionnement du système est le suivant :
Si la tension de la dynamo I est inférieure, ou égale à E, l'armature 1.. est relâchée, las paires de contacts 9, 9'; 13,13'; 14, 14' sont "fermées", la totalité de la résistance II est court-circuitée; les paires de contacts 15, 15';
I6,I6' 10, 10' sont "ouvertes", et la totalité de la résistance 12 est hors circuit. -
Si la tension de la dynamo I atteint la valeur E # l'armature 7 est attirée, et la paire de contacts 9, 9' "s'ou- vre", intercalant alors la première portion de la résistance II dans le circuit inducteur 5, ce qui a pour effet de ramener instantanément la valeur de la tension à la valeur E pour la- quelle l'armature ¯7 est relâchée; la paire de contact 9, 9' ainsi "refermée" court-circuite la résistance II, la tension remonte à E # .....
Ainsi, et d'une manière connue, par vi- bration des contacts 9, 9', la régulation de la dynamo est ob- tenue.-
Nais si la vitesse de la dynamo I continue à croître, il arrive un moment où la valeur de la portion de la résistance II commandée par le "jeu" des contacts 9, 9', n'est plus suf- fisante pour parfaire le réglage, et, quoique ces contacts 9, 9',soient "ouverts" d'une façon permanente, la tension conti- nue à croître, ou reste égale à E # .-
L'attraction de l'armature 1 "continue" alors, et la vis 23 soulève la lame élastique 17, qui,à son tour,
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provoque l'ouverture de la paire de contacts 13, 13',ce qui a pour effet d'intercaler la seconde portion de la résistance II dans le circuit de l'inducteur 5,
et de produire le règlage par vibration, jusqu'à ce que cette portion de résistance ne soit plus, à son tour suffisante; l'attraction de l'armature conti- nue jusqu'à ce que la lame élastique 18 soit soulevée à son tour ; la paire de contacts 14, I4'entre en jeu, et intercale périodiquement la dernière portion de la résistance II dans le circuit de l'inducteur 5.-
Lorsque la totalité de la résistance II n'est plus suffisante pour produire le règlage, l'attraction de l'arma- ture 7 continuant toujours pour la tension E + , la paire de contacts 15, 15' entre en jeu, mettant périodiquement en paral- lèle avec l'inducteur ¯5 la totalité de la résistance 12.
Lors- que la totalité de la résistance 12 est trop considérable pour produire le réglage, l'attraction de l'armature 7 continuant, la paire de contacts 16, 16'entre en jeu, mettant périodique- ment en parallèle avec l'inducteur 5 une portion seulement de la résistance 12. Enfin lorsque cette portion de résistance 12 est à son tour trop considérable, c'est, par l'attraction totale de l'armature 7, la paire de contacts 10, 10' qui entre en jeu, mettant périodiquement en parallèle avec l'inducteur 5 une por- tion encore plus faible de la résistance 12.-
On imagine facilement le fonctionnement inverse, en cas de ralentissement de la dynamo.
Successivement, et inver- sement, les paires de contacts travailleront 10, 10,; 16,16' ; 15,15;14,14'; 13,13';et enfin 9,9' pour arriver à l'état de départ, voire de repos.-
On conçoit que si les éléments du régulateur sont bien établis, et le nombre de paires de contacts suffisant, on pourra règler sans production aux contacts d'étincelles nui-
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sibles, des dynamos puissantes dont le nombre de tours varie grandement, la "totalité" du règlage étant obtenue entre les limites E et E .-
Nous ferons remarquer ici que la disposition de nos lames élastiques 17, 18, 19, 20 ....
porte-contacts, favorise la "compensation" de l'armature, condition indispensable pour obtenir une régulation parfaite dans les limites E et E 4- , car la "totalité" de l'attraction de 1'armature 7 de l'électro- aimant ayant lieu pour la valeur E # de la tension, il est nécessaire que la "totalité" du relâchement soit obtenue pour la valeur E de la tension.-
Pour des machines très puissantes, variant beaucoup en vitesse et en charge, on pourrait être amené à mettre un trop grand nombre de paires de contacts supplémentaires. C'est en vue d'une grande simplification que l'on utilise, conformé- ment à l'invention, le dispositif représenté fig. II.-
Dans cette fig.
II, I représente la dynamo; 2 le con- joncteur-disjoncteur; 3 la batterie d'accumulateurs; 4 les lam- pes; 5 l'inducteur de la dynamo I, Le régulateur B, conforme à l'invention comprend un électro-aimant 6; une armature '7 arti- culée en 8, Au lieu d'adjoindre aux contacts ordinaires 26,26'; 27, 27' du régulateur vibrant B, un grand nombre de paires de contacts supplémentaires, on en adjoint seulement deux 28,28';
29,29',une de chaque côté du point de suspension 8.-
On adjoint au régulateur proprement dit un servo-mo- teur 30 commandant, de préférence par l'intermédiaire d'un ré- ducteur, un rhéostat 31. L'arbre 31' du servo-moteur 30 compor- te un électro-frein 32, ne débloquant le dit arbre 31' que lorsque le courant de commande est lancé dans l'inducteur 33 du servo-moteur 30.-
On adjoint à l'installation deux résistances 34 et
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33; la résistance 34 étant placée en série avec le rhéostat 31, et commandée par la paire de contacts 28,28'; la résistance 35 étant placée en parallèle avec l'inducteur 5 lorsque la paire de contacts 27,27' est "fermée".
Le rhéostat 31 et la résistan. ce 34 sont placés dans la longueur du circuit inducteur 5.- L'électro-aimant 6 du régulateur B est branché de façon qu'il soit soumis au, ou aux facteurs, qu'on désire ré- gler, et que sa "compensation" soit assurée d'une façon nor- male.-
L'induit du servo-moteur 30 est parcouru par du cou- rant provenant de la dynamo I. On a représenté, à titre d'exem- ple sur la fig.II, un circuit' comprenant une résistance 36.-
L'inducteur 33 du servo-moteur 30 comporte deux bobi- nages inverses 46,46' branches en série avec l'électro-aimant de commande de l'électro-frein 32, et en parallèle sur la dy- namo I. Chacun- de ces bobinages 46,46' comprend respectivement dans sa longueur une des paires de contacts 26,26' et 29,29'.
L'agencement est tel que lorsque la paire de contacts 26,26' est "fermée" l'électro-frein 32 est débloqué, et la bobine 46 est active, Elle produit alors un flux tel que le servo-moteur 30 tourne dans un sens qui provoque la diminution de la valeur de la résistance du rhéostat 31. Si c'est, au contraire, la paire 29,29' qui est "fermée, l'électro-frein 32 est égale- ment débloqué, mais le flux produit est tel que le servo-moteui 30 tourne dans le sens opposé, et provoque l'augmentation de la valeur de la résistance du rhéostat 31.
Sans sortir du cadre de l'invention on pourra disposer l'installation afin que les contacts 26,26' et 29,29' commandent les relais qui eux lance- ront, dans le sens voulu le courant magnétisant dans l'induc- teur 30.-
Le tout étant ainsi agencé, le fonctionnement du système est le suivant :
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Si la dynamo 1 possède une tension inférieure à E (supposons que E soit le facteur à règler) l'armature 7 est relâchée, les paires de contacts 26,26'; 28,28' sont "fermées", la résistance 34 est court-circuitée par les contacte 28,28'; et le servo-moteur 30 tourne dans le sens de la diminution de la résistance du rhéostat 31, jusqu'à ce que les 'balais 37 viennent buter sur les taquets 38,39.-
Si la tension de la dynamo 1 atteint E # l'armature 7 est attirée; la paire de contacts 26,26' est "ouverte" ce qui a pour effet de bloquer 1'électro-frein 32 et de démagné- tiser le servo-moteur 30.
Lais cela ne produit aucun effet de règlage; donc l'attraction de l'armature continue, et la butée (de préférence réglable) 40, vient frapper la lame élastique 41, ce qui a pour effet "d'ouvrir" la paire de contacts 28,28' et d'intercaler périodiquement la résistance 34 dans la lon- gueur du circuit de l'inducteur 5. Un effet de règlage est donc produit. (La valeur de la résistance 34 est choisie telle qu'au- cune étincelle nuisible ne peut se produire auxoontacts 28,28'),
Si la vitesse de la dynamo! s'accentue, la valeur de la résistance 34 sera insuffisante à un moment donné, même si elle est intercalée d'une façon permanente.
L'armature 7 continue donc à être attirée jusqu'à ce que la paire de con- tacts 29, 29' soit "fermée", ce qui a pour effet de débloquer l'électro-frein 32, et de magnétiser l'inducteur 33 du servo- moteur 30, dans un sens tel que celui-ci provoque l'accroisse- ment de la valeur de la résistance 31;
ce qui produit l'effet de réglage voulu.-
Si la portion de résistance intercalée par le jeu du rhéostat est trop considérable, l'armature,7 sera immédiatement relâchée, et la paire de contacts 28,28' "refermée", ce qui court-circuite périodiquement la résistance 34, et produit l'effet de réglage voulu. -
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On conçoit que si une grande partie du rhéostat 31 est intercalée, et que la vitesse de la dynamo 1 diminue beau- coup,la valeur de la résistance 34 sera trop faible pour pro- duire le règlage voulu, même si elle est court-circuitée d'une manière continue.
Le relâchement de l'armature 7 se poursuit donc, et la paire de contacts 26,26' est "fermée", ce qui a pour effet de débloquer l'électro-frein 32 et de magnétiser l'inducteur 33 du servo-moteur 30, dans un sens tel que celui- ci provoque la diminution de la valeur de la résistance du rhéostat 3I; ce qui produit l'effet de règlage voulu.-
Si la portion de résistance du rhéostat 31 retirée est trop considérable, l'armature 7 sera immédiatement attirée et la paire de contacts 28,28' "réouverte", ce qui intercale périodiquement la résistance 34, et produit l'effet de règlage voulu ;
et ainsi de suite.-
Si la variation de vitesse ou de charge, de la dyna- mo 1 est tellement brusque que le servo-moteur 30 ne puisse pas faire augmenter la résistance du rhéostat 31 suffisamment vite, l'armature 7 sera attirée à fond, et la paire de contacts 27, 27'"fermée", ce qui a pour effet de mettre périodiquement en parallèle la résistance 35 avec l'inducteur 5, et par consé- quent, de produire instantanément le réglage désiré, en atten- dant que le servo-moteur 30 actionne suffisamment le rhéostat,31
Dans ces conditions, on obtient donc un réglage par- fait en toutes circontances, et quelles que soient la puissance et les variations de vitesse de la génératrice.-
Il reste entendu :
que l'on pourra disposer l'installation pour que les contacts vibrants 28, 28' commandent,en même temps que la ré- sistance 34, une partie tout au moins de la résistance du rhéos- tat 31;
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que ce système de réglage s'applique aussi bien aux génératrices qu'aux moteurs électriques, fonctionnant soit à courant continu, soit à courant alternatif; que le "servo-moteur" pourra être constitué par un système électro-magnétique quelconque; par exemple, par un électro-aimant (vibrateur) à cliquet et rochet, ou par un so- lénolde freiné et à amortisseur;
dans ce dernier cas, 1 'action de règlage étant presque instantanée, on pourra, au besoin se passer des contacts de sécurité 27,27'.- que ces contacts de "sécurité" pourront être consti- tués par du charbon conducteur, pour éviter les effets destruc- teurs des étincelles qui pourraient s'y produire accidentelle- ment.-
On pourra sans sortir du cadre de l'invention, faire actionner un télérupteur par les contacts 26,26'. Ce télérup- teur conforme, par exemple, à l'appareil décrit dans le brevet n 333. 683 du 14.IV 1926, pourra être utilisé pour changer le sens du courant traversant les contacts 28,28' toutes les fois que la paire de contacts 26,26'sera "fermée".
Il va de soi que l'invention ne se limite aucunement à ceux de ses modes de réalisation ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes notamment celle qui consisterait dans la combinaison de notre système de régulateur vibrant à contacts additionnels, avec des appareils tels que servo-moteurs, télérupteurs, etc... commandés par une paire quelconque de contacts, de façonà ob- tenir des actions annexes puissantes, fonction de la "position" de l'armature du seul régulateur vibrant.-