<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
PER1LCTIOT'vli '1.S AU REGLAGE DES DIBPOSITIFS à DECHARGE.
L'invention vise des procédés et dispositifs comportant l'uti- lisation de valves pour transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif à 'un circuit(à courant continu ou alternatif) ou à un dispositif d'utilisation quelconque, et elle concerne plus particulièrement des redresseurs à débit ré- glable commandés en fonction d'un courant continu ou alternatif-
La plupart des dispositifs proposés jusqu'ici exigent des ma- noeuvres ou des réglages manuels, alors que les procédés et dispositifs décrits ci-après effectuent des réglages entièrement automatiques- Ils font application dans ce but,de valves pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'orne
<Desc/Clms Page number 2>
grille de réglage.
Ces valves peuvent être d'un type' approprié quelconque, mais il est avantageux d'utiliser des valves à vapeur, dans lesquelles l'amorçage du courant est déterminé par la tension de la grille, alors que la coupure n'en peut être faite que par une réduction de la tension anodique au-dessous de la valeur critique-
Le réglage automatique prévu dans l'invention se fait sous l'ac- tion d'un des éléments des circuits ou des appareils d'utilisation alimentés par les circuits, ou d'appareils quelconques dont le fonctionnement est associé à celui des circuits et des valves- Ces circuits peuvent *être à courant continu comme l'indique la première forme de réalisation ou à courant alternatif,
comme l'indiquent les deux autres formes de réalisation de l'invention données à ti- tre d'exemple*
Pour régler l'énergie transmise par les valves électriques, on fait appel à un déphaseur à impédance modifiant le déphasage des potentiels de grille des valves par rapport à leurs potentiels anodiques* Le paramètre qui détermine le réglage agit automatiquement sur l'impédance d'un des éléments du circuit déphaseur (élément qui peut comporter un transformateur dont l'enroule- ment secondaire est court-circuité à travers deux valves électriques)* L'impé- dance de ces deux valves peut se régler par un réglage d'excitation d'un fila- ment sous l'action du paramètre qui détermine le réglage (celui-ci pouvant être la tension, 1'intensité, la fréquence,
la vitesse d'un moteur d'utilisation ou d'un moteur dont le fonctionnement est relié à celui du système)*
Dans certaines variantes des dispositifs décrits plus loin, le réglage peut se doubler d'une coupure automatique des circuits en cas de court- circuit, cette coupure pouvant avoir une durée déterminée à l'avance, à l'expi- ration de laquelle les dispositifs reprennent automatiquement leur marche et leur réglage-
Dans la variante représentée Fig.2, le circuit déphaseur com- porte une résistance et une réactance saturable, toutes deux reliées en série aux bornes du circuit à courant alternatif alimentant le système* Pour exciter l'enroulement saturant de la réactance, on utilise des valves de redressement empruntant leur cournt au circuit principal à courant alternatif- L'excitation de cet enroulement saturant,
et par conséquent la valeur de l'énergie transmise par les valves dans le circuit de transfert d'énergie, sont déterminées par le réglage des potentiels de grilles des valves, les grilles de commande de celles-
<Desc/Clms Page number 3>
ci étant excitées par la tension aux bornes d'une capacité que charge un cou- rant passant dans le circuit à courant alternatif- Par exemple, l'enroulement secondaire d'un transformateur série, branché dans le circuit à courant alter- natif, peut être monté de façon à charger la capacité, à travers un dispositif de redressement qui coopère au maintien à valeur constante de l'énergie fournie au circuit d'utilisation-
Suivant une variante de ce dispositif,
un retrrd de temps peut être introduit entre les variations des courants dans le circuit à courant al- ternatif et le réglage des valves-
Enfin, dans la variante de la Fig-3, destinée à montrer les res- sources étendues des réglages basés sur les principes indiqués ci-dessus, on a prévu comme paramètre commandant le réglage, la vitesse d'un moteur, dont l'in- duit est excité au moyen d'une source à courant continu par exemple et dont Il'En.roulement inducteur est excité au moyen d'unesource à courant alternatif, avec valves interposées (les dispositions inverses pouvant aussi bien être ap- pliquées à l'alimentation de l'induit et de l'inducteur du moteur)
'Le moteur entraîne un alternateur relié à un circuit rayonnant dans lequel la phase du courant varie suivant les variations de la fréquence de la tension appliquée- Un dispositif à impédance est inséré dans le circuit résonnant, et la tension aux bornes de ce dispositif est appliquée sur les grilles de réglage des val- ves, pour régler l'excitation du moteur et par conséquent sa vitesse-
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels :
La Fig.1 représente des dispositifs de transfert d'énergie par valves entre un circuit à courant alternatif et un circuit à courant continu avec réglage à valeur constante de la tension moyenne à courant continu-
La Fig-2 représente le même transfert d'énergie avec dispositifs prévus pour s'opposer aux surcharges-
La Fig.3 représente un réglage à valeur constante de la vitesse d'un moteur à courant continu-
La Fig.1 représente un dispositif destiné à transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif 3 à un circuit à courant continu 7- Il com- porte une valve 1 pourvue de deux anodes 2 sur lesquelles sont appliquées, à @
<Desc/Clms Page number 4>
travers un transformateur 4, des tensions empruntées à la source de courant al- ternatif 3.
Le secondaire 5 du transformateur 4 a ses extrémités reliées aux anodes 2, et sont point moyen 6 constitue le pôle - du circuit 7, dont le pôle + est relié à la cathode 8 de la valve 1- Bien qu'on ait représenté celle-ci comme une valve à double anode et à cathode unique, reliée au transformateur 4, de manière à redresseur les deux alternances de shaque onde, il est évident qu'on peut lui substituer deux valves à anode simple reliées de façon convenable, et que ces valves peuvent âtre branchées en parallèle inversé si on désire alimen- ter un circuit à courant alternatif-
Aux deux anodes 2 sont associées respectivement les grilles ou électrodes de commande 9 auxquelles sont appliqués des potentiels fournis par le transformateur de grille 10.
L'enroulement secondaire 11 du transformateur 10 a ses extrémités reliées respectivement, à travers les résistances 12, aux grilles 9, et son point moyen à la cathode 8 à travers une autre résistance 12 de limitation de courant-
Suivant l'invention, le primaire 13 du transformateur 10 est excité à travers un déphaseur à impédance comportant un enroulement inductif 14, une inductance 15 et le primaire 16 d'un transformateur 17. L'enroulement 14 est relié à la source de courant alternatif 3, et l'enroulement 13 du transfor- mateur de grille 10 à une prise intermédiaire de l'enroulement 14 et au point de liaison de l'inductance 15 et du primaire du transformateur 17.
Le transfor- mateur 17 est pourvu d'un secondaire 18, qui a ses extrémités reliées aux anodes 19 des valves 20, qui sont de préférence des valves à décharge électronique pu- re et à vide élevé- Les valves 20 sont pourvues respectivement de filaments 21, reliés en série entre eux et avec une résistance de réglage 22.
Ces filaments sont représentés comme excités par le circuit de charge 7, mais il est évident qu'on peut les alimenter par tout circuit dont on désire faire réagir les va- riations de tension sur le débit de l'appareil- Par exemple, les filaments 21 peuvent être alimentés aux bornes d'un shunt monté en série avec le circuit à courant continu 7, ou à l'aide d'un transformateur série branché dans le circuit à courant alternatif 3, ou enfin par un circuit Indépendant* Une connexion 23 est faite entre le point moyen du secondaire 18 au transformateur 17 et un point intermédiaire entre les filaments 21-
D'après les connexions au secondaire 18,
il est évident que le
<Desc/Clms Page number 5>
transformateur 17 est à circuit ouvert aussi longtemps que les filaments 21 restent au-dessous de la température d'émission électronique, et que ce trans- formateur a un débit proportionnel à l'émission électronique dans les tubes 20 lorsque leurs filaments 21 s'échauffent-
L'enroulement 14, l'inductance 15 et le primaire 16 sont propor- tionnés de telle sorte que, avec les filaments 21 au-dessous de la température d'émission et le transformateur 17 par conséquent ouvert, les grilles 9 reçoi- vent, du transformateur de grille 10, une tension qui est pratiquement en phase avec la tension anodique- Dans ces conditions, la valve laisse passer le cou- rant pendant toute la période normale, de telle sorte que le débit fourni au circuit 7 est maximum* D'autre part,
si la tension du circuit de charge tend à s'élever, par suite d'une baisse de courant ou pour toute autre cause, les fi- laments 21 s'échauffent davantage, et l'émission électronique résultante permet au courant de passer dans l'enroulement 18. Le transformateur 17 agit comme une résistance non inductive dont la valeur dépend de celle de l'émission élec- tronique.
Avec une émission plus forte dès filaments 21, la résistance offective du transformateur 17 diminue, et la tension appliquée sur le transformateur de grille 10 retarde sur la tension anodique de sorte qu'il y a une baisse du dé- bit de l'appareil, c'est l'inverse qui se passe, s'il a baisse de tension sur le circuit 7-
En service, la température des filaments 21 doit d'abord être réglée, au moyen de la résistance 22, de faon à donner dans les valves 20, un débit correspondant à une tension prédéterminée au circuit 7- Après quoi toute variation de tension du circuit 7 provoque une variation de température, et par conséquent de résistance équivalente du transformateur 17,
s'accompagnant d'un déphasage du potentiel de grille dans le sens voulu pour ramaper la tension de l'appareil à la normale*
Au cas où les filaments ne sont pas excités au moyen du circuit de plaqua du redresseur 1, mais à l'aide d'un autre circuit dant on désire que les variations de tension réagissent sur l'énergie transmise par l'appareil, c'est la variation de tension de cet autre circuit, auquel sont reliés les fi- laments 21, qui entraine la variation voulue dans le déphasage des potentiels appliqués à la grille 9-
La Fig.2 représente un dispositif pour transférer l'énergie d'un circuit à courant alternatif 110 à un circuit à courant continu 111.
Cet appa-
<Desc/Clms Page number 6>
reil comporte un transformateur 112 ayant son primaire relié au circuit 110 et son secondaire pourvu d'une prise moyenne reliée au pôle - de la ligne 111, les deux bornes secondaires se reliant, à travers le. valves 113 et 114, au pôle + de la ligne 111' Les valves 113 et 114 sont pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'une grille de réglage, elles peuvent être d'un type approprié quel- conque, mais il est avantageux d'utiliser des valves à valeur dans lesquelles l'amorçage du courant est déterminé par la tension de la grille, alors que la coupure n'en peut être faite que par une réduction de la tension anodique au- dessous de la valeur critique.
Les circuits de grille des valves 113 et 114 renferment une ré- sistance de limitation de courant 115 et les moitiés opposées au secondaire d'un transformateur de grille 116, dont le primaire est excité par un circuit dépha- saur statique 117. Ce déphaseur comporte une résistance 118 et une réactance 119 reliées en série aux bornes du circuit 110. La réactance 119 est pourvue d'un enroulement saturant 120-121, comportant deux sections 120 et 121, montées en, opposition (pour éviter l'induction de courant alternatif par le circuit 110 sans l'enroulement saturant)* Les enroulements 120 et 121 sont disposés de fa- çon à recevoir leur excitation d'un redresseur à valves 122-123 alimenté à par- tir du circuit à courant alternatif 110 à travers un transformateur 124.
Les valves 122 et 123 sont pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'une grille de commande, et appartiennent de préférence au type à vide poussé et à décharge électronique pure. Pour régler au moyep du déphaseur 117 la conductibi- lité des valves 122 et 123, et par conséquent la quantité d'énergie débitée par les valves 113 et 114, on a prévu pour les valves 122 et 123 un circuit de gril- le comportant une source de potentiel qui varie suivant les variations du cou- rant demandé au circuit 110.
Ce circuit dérive son énergie d'un dispositif redresseur excité par le circuit 110, au moyen d'un transformateur série 125 dont le primaire est relié au circuit à courant alternatif* Ce redresseur peut être d'un type appro- prié quelconque, et par exemple composé de deux dispositifs à conductibilité uni- ltérale, tels que 126 et 127, du genre oxycuivre. Le débit à courant continu de ce redresseur est amené aux bornes d'une résistance réglable 130 à travers une résistance réglable 129.
Pour certaines applications, il peut être désira- ble de brancher une capacité128 en parallèle sur la résistance ..1.30, et une se- conde capacité 131 directement aux bornes du circuit à courant continu de re-
<Desc/Clms Page number 7>
dresseur 126-127-
Le circuit de grille des valves 122 et 123 renferme une batterie de polarisation négative 132 et la résistance 130 shuntée par la capacité amor- tisseuse 128- Si on le désire, on peut brancher un potentiomètre 133 aux bornes du secondaire du transformateur 125 pour ajuster l'appareil avec une action li- mitatries de courant quelconque-
Pour expliquer le fonctionnement de l'appareil ci-dessus,
on supposera que le courant consommé en 111 est normal et que les constantes du circuit déphaseur 117 et des appareils associés sont telles que les tensions appliquées aux grilles des valves 113 et 114 sont en phase avec leurs potentiels anodiques, de sorte que ces valves agissent comme de simples redresseurs n'ef- fectuant aucun règlage de courant quelle que soit l'intensité jusqu'à la norma- le* Si on suppose maintenant que la consommation en 111 tend à augmenter au- dessus de la normale, l'intensité augmente dans le circuit 111 et dans le cir- cuit secondaire du transformateur 125, provoquant une chute additionnelle de tension dans la résistance 130, dont la borne supérieure prend une polarisation négative plus forte- Pour expliquer cette phase du fonctionnement de l'appareil,
on supposera que la capacité 128 et la résistance 129 sont momentanément omises ou que leurs valeurs n'entraînent pas de retard appréciable de phase entre une variation de courant du circuit 110 et une variation correspondante de tension de la résistance 130- Quand la borne supérieure de la résistance 130 prend une charge plus négative, les grilles des valves 122 et 123 sont excitées plus né- gativement, de sorte qu'il y a diminution de la conductibilité de ces valves et diminution du courant passant dans les enroulements saturants 120 et 121 de la réactance 119- Une baisse dans la saturation de la réactance 119 a pour effet d'eU augmenter l'impédance, de sorte que la phase du potentiel aux bornes de la résistance 118, qui est appliqué au primaire du transformateur de grille 116, est retardée par rapport au potentiel du circuit à courant alternatif 110.
Ce retard du potentiel de grille des valves 113 et 114 les maintient non conduc- trices pendant une fraction initiale assez grande des alternances positives de @ sorte que le courant moyen transmis par ces valves diminue-
En résumé toute tendance du circuit 111 à emprunter un courant plus intense au circuit 110, s'accompagne d'une diminution correspondante de la conductibilité moyenne des valves 113 et 114, dont l'effet tend à maintenir le @
<Desc/Clms Page number 8>
courant pratiquement constant* Evidemment une diminution du courant emprunté par le circuit 111, provoquerait des effets inverses* En règlant convenablement le potentiomètre 133,
on peut régler l'appareil de façon qu'il maintienne le débit constant et égal à une valeur désirée-
En réglant convenablement la résistance série 129 et la résistan- ce shunt 130, on peut modifier le fonctionnement exposé ci-dessus- Par exemple, les résistances 129 et 130 peuvent être réglées de manière à prendre des valeurs ohmiquos très élevées, de sorte que la capacité 128 se charge très lentement- Avec ce réglage une brusque surcharge (résultant par exemple d'un court-circuit) ne permet pas la charge immédiate de la capacité, et un court intervalle de temps est laissé à l'appareil pour assurer la disparition du court-circuit- Cependant, la capacité 131 est bientôt chargée à une tension qui dépend de la valeur de la surcharge, et sa charge est graduellement transférée à la capacité 128,
à une vitesse qui dépend du réglage de la résistance 129. Comme la borne supérieure de la capacité 128 devient plus négative, le débit de 1'appareil est réduit à sa valeur nonnale, comme expliqué ci-dessus. D'autre part, la résistance 129 peut être soit omise, soit réglée à une valeur très faible tandis que la résistance 130 reçoit une valeur très élevée- Dans ces conditions, un court-circuit a pour effet d'interrompre instantanément et complètement le courant passant dans lea valves 113 et 114, par suite de la charge rapide du condensateur 128.
Avec l'in- terruption complète du courant traversant l'appareil, aucune charge uitétieure n'est fournie à la capacité 128 à partir du redresseur 126-127* Après un court intervalle de temps, dont la durée dépend du réglage de la résistance 130, la charge de la capacité 128 fuit lentement et provoque l'avance de phase graduelle du potentiel appliqué aux grilles des valves 113 et 114.
Le courant de charge augmente alors graduellement jusqu'à sa valeur normale et se maintient à cette valeur- Bien qu'on ait représenté le circuit 111 comme un circuit à courant con- tinu exelté par un redresseur à valves 113-114, redressant les deux alternances, il est évident que le circuit de charge peut être un circuit à courant alternatif auquel cas, les valves 113 et 114 seraient branchées en parallèle et en opposi- tion d'un cote du circuit à caurant alternatif* Il est évident aussi que tout autre type de dispositif déphaseur peut prendre la place"du déphaseur statique 117.
Le dispositif représenté Fig.3 sert au réglage de la vitesse d'un moteur à courant continu 210 dans lequel un des enroulements (par exemple l'en-
<Desc/Clms Page number 9>
roulement d'induit 211) est excité par une source à courant continu 213, tandis que l'enroulement d'excitation 212 reçoit le courant d'une s aurce à courant al- ternatif 214, à travers un transformateur 215 et deux valves 216 et 217 montées de façon à constituer un redresseur à deux alternances.
D'autre part, il est évi- dent qu'on peut aussi bien relier l'enroulement 212 à la source 211 par le cir- cuit à courant alternatif, à travers le redresseur*
Les grilles de commande des valves 216 et 217 sont reliées au ci? cuit cathodique commun à travers les moitiés opposées du secondaire d'un trans- formateur de grille 218 et une résistance de limitation de courant 219-
Au moteur 210 est associé un enroulement à courant alternatif don la'fréquence de courant dépend de la vitesse du moteur* A titre d'exemple, la figure représente une alternance 220, reliée directement au moteur à courant cola. tinu 210 et pourvu d'un enroulement d'excitation 221 excité par la source de cou rant continu 213,
mais il est évident que le moteur 210 peut être muni de deux bagues et qu'on peut utiliser l'enroulement d'induit du moteur 210 pour produi- re ce courant alternatif- A l'alternateur 220 est relié le circuit 214 et un circuit résonnant comportant en parallèle une réactance variàble 223 et une ca- pacité variable 222. Deux éléments d'impédance (par exemple une capacité 224 et une résistance 225) sont également insérés dans ce circuit résonnant' Le primais du transformateur de grille 218 est excité aux bornes de la capacité 224. Bien qu'on ait défini l'alternateur 220 comme appelé seulement à, fournir l'excitation au moteur 210, il est évident que cet alternateur peut être une machine fournis- sant de l'énergie et constituant une charge appréciable pour le moteur 210.
Pour expliquer le fonctionnement du dispositif ci-dessus, on sup- posera que la vitesse du moteur 210 est d'abord celle qu'on désire, et que la réactance totale du circuit résonnant relié à l'altemnateur, c'està-dire au cir- cuit comportant les éléments 222 à 225, est capacitive, de sorte que le courant dans ce circuit est en avance sur la tension appliquée d'environ 245 .
Dans ces conditions, le potentiel aux bornes de la capacité 224 retarde sur le courant d'environ 290 , et sur la tension appliquée d'environ 245 , de sorte que les val- ves 216 et 217 sont toutes deux conductrices de courant pendant 135 de leurs alternances respectives de positivité d'anode et l'excitation de l'enroulement de champ 212 est pratiquement la moitié de sa valeur maximum'
Au cas où le moteur 210 tendrait à accélérer, par suite d'une
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
baisse de charge ou de toute autre cause# la triqumoe du cocrmt foumi par l'FEnrOulsm6nt à courant alternatif 220 augmente,
de sorte qu'il y a augmEll'aU8 de la réactance 223 et diminution de la réactance de c8paait' de 1'6$MB am L'effet de ce changement est d'avancer la phass du courant traversant le a1NU1' résonnante Le potentiel aux bornes de la capacité U4 ont igalemant otvencd# de sorte que les potentiels des grilles des valves 216 et 217 sont éla1eme' "1'8:1 par rapport à leurs potentiels anodiques, dont la phase correspond à celle de la
EMI10.2
tension appliquée au circuit résonnant* Dans ces oandi t1 #l, les C8iVe@ 216 e% Z17 doviatinent ocnduntrices à des pointe plus rapproohés au commemeament de l;
air temance de positivité a't8 potentiel anodique, ce qui entraîne une fôQp8DPUcm de l'acaltation moyenne du champ 212 du moteur 2100, et par conséquent Fmnent la vitesse à la normale* Au cas évidemment eà la vite-ne du moteur 10 %m4 à tu ber au-dessous de la normale, les effets inverses se p1'Odullen'.
Bien qu'on ait représenté et décrit seulement t@cis formes de
EMI10.3
réalisation de l'invention assurant dea réglage$ de tension, d'ititantité ou 4e vitesse, il est évident qu'on ne désire pae se limiter à ces forme* ni à ces ap- plications particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun ca- ractère restrictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant les mêmes
EMI10.4
principeu et utilisant marnes moyema pour des applications variées, rentreraient coma elles dans le cadre de l'invention.