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T'FRFECT':COlIÜ.IU15 AUX SYSTii.i.1.±3 D3 Di CIrCUITS Z..CTïI,ïUa -
La présente invention vise les procédés et appareils comportant l'application de valves à décharge dans un milieu ionisé fonctionnant comme redresseurs à débit réglable ou comme "inverters" et elle concerne plus par- ticulièrement les systèmes de ce genre destinés à effectuer le réglage auto-
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matique de lignes de distribution d'énergie électrique, dites "feeders".
Conformément à l'invention, on fait appel à des valves commandées par grilles dont la phase est déterminée, suivant les moyens décrits dans la suite, par la variation d'un paramètre quelconque qui caractérise le fonc-
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tiannamant du teader-
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Les formes de réalisation de..l'invention données -ci-dessous à titre d'exemple comportent l'application de transformateurs à plusieurs prises ou bien de transformateurs survolteurs-dévolteurs montés en série et combinés avec des valves à décharge qui permettent, dans le premier cas, de passer progressivement d'une prise à l'autre sans faire appel à des contacts de coupure, et dans le deuxième cas de régler la phase et la tension secon- daire fournie par le transformateur en série,
Le dispositif de la Fig.
1 reçoit l'énergie d'un circuit à cou- rant alternatif 10 et le transforme en courant alternatif à tension. appro- priée pour alimenter un circuit 11 qui alimente lui-même un appareil d'uti- lisation 12. Le dispositif comporte un transformateur ayant un enroulement primaire relié au circuit 10, et un secondaire pourvu de prises 14,15 et 16 reliées à des points de potentiels différents connectés chacun au circuit 11. La connexion 14 comporte deux valves 17 et 18 en parallèle inversé* De marne, les connexions 15 et 16 comportent les valves 19 à 22.
Ces valves 17 à 22 sont pourvues chacune d'une anode froide, d'une cathode incandescente ou à mercure liquide, una grille de commande et elles sont remplies d'un gaz ionisable ou d'une vapeur métallique à une pression appropriée-
Pour transférer sélectivement le courant à travers les différen- tes paires de valves, on a prévu un dispositif d'excitation des grilles de réglage de tous les groupes de valves avec un potentiel alternatif à dépha- sage réglable par rapport au potentiel anodique, de façon à rendre les val- ves plus ou moins conductrices- Ce dispositif comporte un primaire monopha- sé 23 excité directement aux bornes du circuit de charge 11, et un secon- daire polsphasé 24 pouvant tourner par rapport au primaire 23.
Les grilles de réglage des différentes paires de valves sont excitées à l'aide de dif- férentos phases du circuit secondaire polyphasé 24, à travers des transfor- mateurs de grille 25,26 et 27. Chacun des divers transformateurs de grille est pourvu de primaires reliés aux bornes des différentes phases du secon- daire 24 et à une paire d'enroulements seaondaires, chacun connecté pour exciter la grille de réglage d'une des valves au groupe.
Tous moyens désités peuvent être prévus pour faire varier la position relative du primaire 23 et du secondaire 24, sous l'effet d'une variation de la tension du circuit 11. Par exemple, on a représentéaun mo-
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teur pilote à courant continu 28 branche de faqon à faire tourner l'enrou- lement primaire 23 par l'intermédiaire d'une transmission à vis sans fin 29.
La moteur 28 est pourvu de deux enroulements de champ opposés 30 et 31 dis- posés de manière à être excités par une source à courant continu, batterie 32 par exemple, à travers un commutateur 33 qui, à son tour, est commandé par un solénïde 34 dont l'enroulement est relié directement aux bornes du circuit 11.
Pour expliquer le fonctionnement du dispositif, on supposera que la tension du circuit 11 est d'abord normale, et que les enroulements 23 et 24 occupent les positions relatives indiquées au dessin- Dans ces con- ditions, la polarité des potentiels appliqués aux grilles des valves 19 et 20 est en phase avec les potentiels anodiques, tandis que les grilles des autres valves sont de phase opposée par rapport à leurs potentiels anodiques De cette façon, du courant est fourni au circuit 11 par le secondaire du transformateur 13, à travers la connexion 15.
Si maintenant la tension du circuit 11 tend à s'élever, le solé- node 34, normalement polarisé de façon à maintenir le commutateur 33 en position neutre, agit pour fermer le contact supérieur du commutateur 33.
L'enroulement d'excitation 30 est maintenant excité, de sorte que le moteur 28 entraîne l'enroulement primaire 23 par rapport au secondaire 24, pour in- verser la polarité du potentiel induit dans l'enroulement de phase relié aux transformateurs de grille 26 et 27, de sorte que les potentiels de grille des valves 20 et 21 sont maintenant en phase avec les potentiels anodiques correspondants, tandis que les potentiels de grille des autres valves sont diphasés par rapport à leurs potentiels anodiques-.Le transformateur 13 en- voie alors de l'énergie au circuit 11 à travers la connexion 16 qui est, comme visible, à une tension plus basse- Evidemment, une baisse de tension au circuit 11 entrainerait les réactions inverses,
et le courant serait transféré de la connexion à basse tension à une connexion à potentiel plus élevé-
La variante représentée Fig.2 convient particulièrement pour obtenir tel potentiel qu'on désire, intermédiaire à ceux de deux prises adjacentes d'un transformateur, les valves électriques étant réglées sui- vant les variations de tension du circuit de charge, pour assurer le dépha- sage désiré- Avec ces dispositions, le circuit 11 est relié au circuit d'a-
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limentation à courant alternatif 10,
à travers un auto-transformateur 70 pourvu de deux prises secondaires 71 et 72 ajoutées à la connexion commune antre les deux circuits- Les connexions antre le circuit 11 et les prises 71 et 72 renferment des réactances 68 et 69 et des valves 73-74 et 75-76 of- frant les mêmes connexions que celles de la Fig.1
Les valves 75 à 76 sont de préférence du type à vapeur: elles sont excitées à l'aide des secondaires 78 et 81 d'un transformateur 77 dont le primaire est excité aux bornes d'une diagonale du pont sensible aux va- riations de tension, l'autre diagonale correspondant directement au circuit 11.
Le pont peut être d'un type approprié quelconque, par exemple celui qui comporte deux branches opposées 82 et 83 à caractéristique intensité-résis- tance faible ou nulle, et deux branches opposées 84 et 85 comportant des lampes ballast-
La mode de réglage assuré par le dispositif ci-dessus est "dy- namique", c'est-à-dire que la tension à régler est en perpétuelle fluctua- tion entre des limites déterminées, la durée relative des périodes pendant lesquelles le courant est fourni à la tension la plus élevée et des périodes pendant lesquelles il est fourni à la tension la plus basse déterminant la tension moyenne du circuit 11.
On supposera, par exemple, que l'énergie est fournie au circuit à travers la prise 72 et les valves 75 et 76, les valves 73 et 74 étant alors non conductrices* Comme la tension de la prise 72 est égale ou inférieure à celle des limites inférieures imposées par le réglage de tension, on supposera que le potentiel fourni par cette prise est au-des- sous du potentiel normal du circuit 11-
Dans ces conditions, le pont sensible aux variations de tension est déséquilibré dans le sens voulu pour inverser la polarité du potentiel appliqué au transformateur de grille 77, de sorte que les grilles des val- ves 75 et 76 sons rendues négatives, tandis que celles des valves 73 et'74 sont rendues positives par rapport aux anodes- Les valves 73 et 74 sont non conductrices et le courant de charge est transféré par la prise 71.
La tension du circuit de charge tend maintenant à s'élever au- dessus de sa valeur normale et le pont se déséquilibre en sens opposé après un intervalle de temps qui dépend de ses caractéristiques thermiques, pour inverser de nouveau la polarité du potentiel appliqué au transformateur de grille 57, et transférer le courant des valves 73 et 74 aux valves 75 et @
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76.
Ce cycle se répète indéfiniment, la durée relative des intervalles pen- dant lesquels l'énergie est empruntée à la prise 71, d'une part, et à la prise 72 d'autre part, déterminant la tension moyenne du circuit Il-
Les réactances 68 et 69, comprises dans les connexions série aboutissant aux prises 71 et 72, tendent à éliminer les effets transitoires dus au transfert soudain du débit entre les deux prises* La rapidité avec la- quelle se fait ce transfert entre les prises 71 et 72, dépend des caractéris- tiques thermiques des lampes ballast 84 et 85,et on peut arriver à effectuer ce transfert à une vitesse telle qu'aucune variation ne soit sensible dans la tension du circuit Il.
La Fig.3montre une partie d'un circuit qui représente une va- riante de l'invention particulièrement applicable au réglage de la tension d'un circuit au moyen d'une auto-transformateur' On a prévu dans ce but un auto-transformateur ayant un enroulement principal de tension 35 et un en- roulement série combiné 36''pouvant élover 'ou abaisser la tension.
a cet auto- transformateur est associé un pont comportant deux valves montées en parallè- le inversé dans chaque branche-
L'enroulement série 36 de l'auto-transformataur est relié en diagonale sur le pont, le circuit d'alimentation 10 étant relié à l'un des deux autres sommets, tandis que le circuit 11 est relié au sommet restant- L'autre côté du circuit 10 et le circuit 11 sont reliés ensemble à la borne inférieure de l'enroulement de potentiel 35.
Les grills de réglage des dif- férentes valves 41 à 48 peuvent âtre excitées par un dispositif analogue à celui de la fig.1, sauf qu'il suffit ici d'utiliser un enroulement secondaire 24 diphasé, les grilles de chacumdes valves des branches opposées du pont étant excitées à partir d'une phase de l'enroulement diphasé, ou, si on le dé- sire, la disposition des grilles de la Fig.2 pouvant être ttililsée- Les dis- positions décrites conviennent particulièrement pour des circuits de réglage perfectionnés, mais il va de soi qu'elles offrent aussi des applications plus générales, et qu'on peut les utiliser dans tous les cas où l'on désire inver- ser la polarité d'un circuit à courant alternatif, comme le circuit représen- téen 36.
On peut se représenter clairement le fonctionnement du disposi- tif en se reportant à l'exposé qu'on a donné plus haut du fonctionnement des Fig. 1 et 2. Lorsque les potentiels de grille des valves 41, 42,45 et 46
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sont en phase avec leurs potentiels anodiques respectifs, du courant passe du circuit 10 au circuit 11, à travers les valves 41 et 42, 1'Enroulement série 36 et les valves 45 et 46.
Lorsque le courant passe dans ce circuit, on sup- posera que l'enroulement principal de potentiel 35 induit, dans l'enroulement 36 ,une f.e.m. qui tend à s'apposer à celle du circuit 10- Eviderraeait, lors- que les valves 43-44 et 47-48 sont conductrices, le courant passe du circuit 10 au circuit 11 en sens opposé, à travers 1'enroulement 36, et la tension du circuit 10 est survoltée- Si cependant, on fait chevaucher légèrement les en- roulements de phase du secondaire 24 de la Fig.1 on peut rendre les valves 41 à 48 conductrices simultanément pendant leurs alternances respectives de positivité d'anode, de manière qu'il en résulte un état intermédiaire, c'est- à dire dans lequel il n'y a ni survoltage, ni dévoltage-
Si on utilise le dispositif de réglage de grille représenté Fig-2,
on peut obtenir facilement tout potentiel intermédiaire entre la ten- sion de survoltage et la tension de dévoltages
La variante de la Fig.4 utilise des transformateurs séparés pour le survoltage et le dévoltage. On y a prévu un auto-transformateur 50 pour survolter la tension du circuit 10, avec un enroulement de potentiel 51 et un enroulement an série 52. L'enroulement en série 52 est relié directement en- tre le circuit 10 et le circuit 11, tandis que l'enroulement de potentiel 51 est rolié aux bornes du circuit 10, à travers deux valves 62 et 63 en paral- lèle inversé.
De marne, un auto-transformateur 53, prévu pour le dévoltage du circuit 10 comporte un enroulement do potentiel 54 relié auxbornes du circuit 10, à travers los valves 60 et 61, et un enroulement en série 55 relié direc- tement entre los circuits 10 et Il-
Comme dans la Fig.3, un secondaire diphasé 60 est nécessaire pour exciter les grilles des valves 60 à 63, si on utilise le réglage de gril- le de la fig.1 mais il est clair que le réglage de grille représenté Fig-2 peut être utilisé, si on le désire- Avec les valves 60 et 61 devenues conduc- trices le transformateur dévolteur 50 est excité de manière à dévolter le potentiel au circuit 10, tandis que les valves 62 et 63 étant conductrices ,
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Itenruulsnent de potentiel 51 de l'auto-transfonnatour 50 est excité de maniè- re à survolter la tension du circuit 10' Si toutes les valves sont simultané- ment conductrices pendant leurs alternances respectives de positivité de gril- le, l'effet dévolteur et l'effet survolteur se neutralisent, et le sircuit 11
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est excité à la même tension que le circuit 10.
On peut obtenir les valours intermédiaires en utilisant le réglage de grille représenté Fig-2-
La Fig.5 représente un survolteur-dévolteur analogue faisant ap- pel à un système différent de déphasage des grilles- Conformément à cette va- riante, on fait appel à un déphaseur à impédance pour régler les valves au moyen desquelles on désire assurer le réglage* Un des éléments du déphaseur comporte un transformateur dont le secondaire est court-circuité à travers deux valves électriques, ce qui donne pratiquement au transformateur une ca- ractéristique de résistance pure- Les grilles des valves sont excitées à l'ai- de du potentiel pris aux bornes d'une capacité dont la charge et la décharge sont réglées par un relais électromagnétique approprié obéissant à l'élément électrique soumis au réglage,
par exemple à un voltmètre à contacts-
La Fig.5 représente un dispositif destiné à maintenir constante la tension d'un feeder 11 à courant alternatif, alimenté par le circuit à courant alternatif 10, à travers un appareil de réglage comportant un auto- transformateur 112 et des valves électriques 101 à 104 .L'autetransformateur 112 est pourvu d'une prise terminale 113 ecmmune aux circuitsllO et 111, d'une prise à basse tension 114, d'une prise à haute tension ou de survoltage 115, et d'une prise intermédiaire 116 se reliant à l'autre polo du circuit d'ali- mentation- Le circuit de feeder 10 est relié à la prise de survoltage 115, à travers les deux valves 101 et 103 en parallèle inversé, et à la prise de dé- voltage 114 à travers les deux valves 102 et 04,
également en parallèle in- versé*
Les grilles des valves 102 et 104 sont excitées à partir des enroulements secondaires d'un transformateur de grille 117 dont le primaire est relié directement aux bornes dué circuit 10' Les connexions sont telles que les grilles de ces valves sont excitées par des tensions alternatives pra- tiquement en phase avec les potentiels anodiques- Demême les grilles des val- ves 101 et 103 sont excitées à partir des enroulements secondaires d'un trans- formateur de grille 118.
Pour régler la tension du circuit du feeder 11, on a prévu le déphaseur à impédance 119 au moyen duquel on peut faire varier la tension alternative appliquée au primaire du transformateur de grille 118. Le circuit déphaseur 119 comporte un enroulement inductif 120 relié aux bornes du feeder 11 et pourvu d'un point moyen électrique, une réactance 121 et des enroulements
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primaire 122 d'un transformateru do grille 123 branché en série aux bornes da l'enroulement inductif.
Le secondaire du transformateur de grille 123 est court-circuité à travers deux valves 124 et 125 additionnelles, ce qui donne à l'enroulement 122 une caractéristiques de résistance- Les salves 124 et 125 sont pourvues chacune d'une anode, d'une cathode et d'unegrille de réglage et sont de pré- férence à vide élevé et à décharge électronique purew offrant la caractéristi- que de tension négative de grille,
c'est-à-dire que ce sont des valves dont la gamme entière de conductibilité peut s'obtenir par application d'un poten- tiel négatif variable à leurs grilles de commande-
Le primaire du transformateur de grille 118 est relié entre le point moyen de l'enroulement 120 et le point de jonction de 1'enroulement 122 et de la réctance 121- Les grilles des valves 124 et 125 peuvent être exci- tées par la tension aux born es d'une capacité 126- Cette capacité est pourvue d'un circuit de charge comportant une batterie 127, le contact supérieur 128 d'un voltmètre à contacts 130 et une résistance 131. et le circuit de déchar- ge comporte un contact inférieur 129 du voltmètre 130 et une résistance 131.
La bobine du voltmètre 130 est reliée aux bornes du feeder 11, pour répondre aux variations de la tension de ce circuit-
L'invention vise particulièrement un dispositif destiné à faire varier avec précision et rapidement l'instant de chaque alternance pour le- quel le courant est transféré de la prise à basse tension à la prise à haute tension suivant les variations de la tension du feeder 11, afin de maintenir cette tension pratiquement constante- Si l'on suppose par exemple que la ten- sion du feeder 11 s'élève au-dessus de la normale' le voltmètre à contact 120 ferme alors son contact 128, de façon à charger la capacité 126.
Les connexions sont telles que l'armature inférieure de la capacité 126, qui est reliée aux grilles des valves 124 et 125, augmente négativement à mesure qu'elle se char- ge à partir de la batterie 127. Une augmentation dans les potentiels négatifs de grille des valves 124 et 125 accroît leur résistance et la résistance afe fective de l'enroulement 122.
Une augmentation de la résistance de l'enroule- ment 122 avance la phase de la tension alternative appliquée à l'enroulement primaire du transformateur de grille 118 et rend les valves 101 et 103 con- ductrices à des instants plus. rapprochés 'du début de l'alternance de positi- vité d'anode de ces valves, et par conséquent élève la tension moyenne .du
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circuit 11, pour la ramener à la normale- Au cas où la tension du circuit 11 tend à dépasser la normale, le volmètre 130 ferme alors son contact inférieur 129 et décharge la capacité 126 à travers la résistance 131, ce qui inverse le fonctionnement du circuit déphaseur- Du fait que les valves 124 et 125 fonctionnent avec des polarisations négatives de grille, la charge de la ca- pacité 126 peut être maintenue pendant une durée considérable,
toutes les fois que le voltmètre à contacts est en position neutre, de manière à maintenir constante la tension du circuit 11 à cette valeur particulière-
Les Fig- 6 à 14 sont relatives à une disposition analogue à celle de la Fig-5; elles en indiquent certains nouveaux détails de réalisa- tion.
Le dispositif de la Fig.6 est destiné à maintenir constante la tension du feeder 10 alimenté par le circuit à courant alternatif 11, à tra- vers un appareil régulateur perfectionné suivant les indications du brevet.
Cet appareil comporte un auto-transformateur 212, et les valves 201 à 204 analogues à ceux de la Fig-5- Les grilles des valves 201 à 204 sont excitées à l'aida des enroulements secondaires 221 à 224 respectivement, d'un trans- formateurde grille 217 dont le primaire est excité par le circuit 11, à tra- vers un dispositif approprie permettant d'avancer d'un petit angle la phase (par exemple une résistance 218 et une capacité 219 en série aux bornes du circuit Il)-
Pour régler le déphasage des potentiels de grille des valves 201 et 203, on a prévu un déphaseur 220 analogue comme schéma et fonctionnement ,
au déphaseur 119 de la Fig-5 ou d'un tout autre type connu*
Le circuit de réglage comporte un pont redresseur dont une dia- gonale est excitée à partir du circuit 10, et un pont à résistance 259, re- lié à l'autre diagonale du redresseur, à travers une combinaison appropriée de dispositifs destinés à amortir les fluctuations du courant redressé fourni par le pont 238,
par exemple une self 240 et une capacité 241 en parallèle- La pont 239 peut représenter une combinaison connue quelconque de résistances offrant des caractéristiques distinctes intensité-résistance- Les grilles des valves 236 et 237 sont excitées à partir de la diagonale de sortie du pont 239
On comprendra mieux le fonctionnement du dispositif en se re- portant à la Fig-7 qui représente certaines formes d'ondes de tension et de
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courant de l'appareil fonctionnant à facteur de puissance unité.
Pour exposer le fonctionnement du circuit de puissance décrit ci-dessus, on négligera celui des circuits électriques de réglage fournissant l'excitation de grille des différentes valves, et on supposera que ces valves reçoivent l'excitation de grille désirée- On supposera égalementqu'au moment initial, les bornes 214 et 215 du transformateur 212 sont positives par rapport à la borne 213, et que les tensions de grille des valves 201 et 203 sont en retard de 90 environ par rapport à leurs potentiels anodiques- Dans ces conditions, la valve 202 est d'abord conductrice pendant une période de 90 électrique environ, lorsque la grille de la valve 201 devient positive pour rendre cette valve conductrice, en vue du transfert du courant de la valve 202 à la valve 201.
La valve 201 porte le courant pendant tout le reste de 1'alternance* Dans la fig.7, la courbe représente la tension de la prise 214, appliquée sur le circuit 10 pondant la première partie de l'alternance, et la courber e1 représente la tension de la prise 215, appliquée sur le circuit pendant la dernière partie de l'alternance! les courbe i2 et i1 représentent les courbes d'intensité correspondantes des valves 202 et 201.
On remarquera que, pendant la dernière partie de lalt ernance considérée, les deux valves 201 et 202 ont une excitation de grille positive* Toutefois, la partie de l'enroulement de transformateur interposée antre les bornes 214 et 215 n'est pas court-circuitée, parce qu'un courant de court- circuit tendrait à passer dans la valve 202 en sans opposé au sens dans lequel cette valve est conductrice- De même, pendant l'alternance durant laquelle la polarité de l'enroulement 213 est inversée, le courant passe, pendant la par- tie initiale de l'alternance, dans la valve 204 associée à la prise à basse tension, et il est transféré à la valve 203 associée à la prise à tension plus élevée, en un certain point de l'alternance négative,
point dont la po- sition dépend de l'angle de déphasage du potentiel de grille des valves 201 et 203,
Au-dessous &es courbes de la Fig-7 est donné un tableau repré- sentant les intervalles relatifs pendant lesquels los grilles dos différentes valves ont une excitation positive et les intervalles pendant lesquels plu- sieurs grilles sont conductrices- On remarquera que l'excitation de grille fouruie aux différentes valves par la transformateur 217, a été avancée d'un petit angle de commutation a, de sorte que les valves 201 et 204 et les val-
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ves 202 et 203 sont simultanément conductrices pendant cet intervalle, à l'ex- trémité de chaque alternance- Cela tendrait normalement à provoquer un court- circuit sur l'enroulement de transformateur 212,
mais du fait que cela se produit seulement dans les derniers degrés électriques de chaque alternance, quand les tensions instantanées sont -relativement faibles, il n'en résulte (d'après l'expérience de la Société demanderesse) ausun trouble appréciable'
La fig,8 reproduit certaines formes d'ondes qui apparaissent quand l'appareil fournit du courant déphasé en arrière' Dans ces conditions, au début de l'alternance positive des bornes supérieures de l'enroulement 212, la valve 203 porte encore du courant de l'alterance précédente, qui n'a pas encore changé de polarité- Quand le courant change de sens, on remarquera que la valve 202 est conductrice et que le courant ost transféré de la prise à haute tension à la prise à basse tension, suivant la courbe 12,
la tonsion était représentée par la courbe 82 Vers le milieu de l'alternance du potentiel al- ternatif, la grille de la valve 203 devient positive et le courant transféré de la valve 202 à la valve 201 suivant la courbe il, tandis que la tension suit la courbe 81 La valve 201 continua à porter le courant après que le po- tantiel alternatif a changé de sens, comme dans l'alternance précédente- Quand le-courant change de sens, la valve 204 conduit le courant pendant la partie initiale de l'alternance, jusqu'à ce qu'il soit transféré à la valve 203, de môme que dans le fonctionnement à facteur de puissance unité.
Dans ces condi- tions, il n'y a pas de contrôle de grille sur le courant pendant l'intervalle correspondant à l'angle de retard de ce courant, de sorte qu'il n'est pas pos- sible de maintenir la condition maximum de dévoltage' Toutefois, dans les con- ditions ordinaires de fonctionnement, la valeur du survoltage obtenu pendant la partie initiale de chaque altrnance est compensée par une diminution de la valeur de survoltage généralement requis durant la seconde partie de l'alter- nance.
La Fig-9 reproduit certaines caractéristiques de fonctionnement de l'appareil de la Fig.6, lorsqu'il y a déphasage en avant- Dans ces condi- %ions, le tube de survolteur 202 est conducteur pendant la phase initiale de la première alternance et, pratiquement au milieu de l'alternance, le courant est transféré de la valve 202 à la valve survoltrice 201, comme c'était le cas précédemment* Quand le courant change de sans, il est transféré de la valve 20 .à la valve 203 dont la conductibilité est en sens opposé, mais associée, elle
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aussi, à la borne de tension supérieure.
Dans ces conditions, il n'est pas possible de laisser la valve 203 conduire le courant jusqu'à ce que le cou- rant alternatif change de polarité, comme dans le cas précédent, du fait qu'après le changement de sens du courant et son passage en sens opposé, il serait impossible de transférer le courant au début de l'alternance suivante du potentiel alternatif, à une valve associée à une prise à tension intérieure C'est pour cette raison que l'excitation de grille de toutes les valves est avancée du petit angle a représenté aux Fig. 7, 8 et 9.
Pendant l'alternance négative de potentiel alternatif, le cycle ci-dessus se répète par substitution des valves de polarités opposées* Dans les dernières conditions définies, on remarquera que les valves 201 et 203 doivent porter le courant pendant un certain intervalle de temps, au cours des deux alternances de potentiel alternatif, de sorte qu'il est nécessaire de fournir une excitation de grille d'une durée dépassant 1800 électriques et, pour obtenir le contrôle maximum, cette excitation doit de préférence varier entre 180 et 360 électriques- On doit remarquer que cette excitation de grille étendue et amplifiée ne provoque pas de difficulté lorsque l'on four- nit du courant à facteur de puissance unité ou à déphasage en arrière, comme indiqué aux Fig- 7 et 8, car, dans ces conditions,
aucune des valves n'a be- soin de conduire du courant de sens opposé à la force électro-motrice appli- quée- bien qu'on ait représenté l'invention comme applicable à un auto-trans- formateur avec deux prises secondaires, il est évident qu'on peut avoir un nombre quelconque de prises pour survoltage et dévoltage-
On a supposé jusqu'ici qu'on disposait d'une excitation de gril- le appropriée, on va maintenant indiquer comment on peut l'obtenir- Il est évident que les grilles des valves 202 et 204 reçoivent des potentiels alter- natifs légèrement en avance sur les potentiels anodiques, et que ces compo- santes de potentiels sont également fournies aux grilles des valves 201 et 203 Le déphaseur 220 fournit un potentiel alternatif de phase variable sui- vant les variations de la tension du circuit 10,
et ce potentiel est fourni aux résistances 226 et 229 à travers les redsesseurs 228 et 231, et a pour effet d'ajouter seulement les alternances positives des potentiels alterna- tifs dans les circuits de grille des valves 201 et 203, ce qui a pour consé- quence d'étendre la période d'excitation positive de grille, colle il est
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représenté sur les Fig,7,8 et 9- La manière dont la potentiel alternatif à déphasage variable est fourni par l'appareil 20, suivant les variations de la tension du circuit 10, est expliquée en détail dans la suite à propos des fig.15 à 17-
En résumé, le pont redresseur 238, en liaison avec'la self 240 et la capacité 241, fournit un potentiel unidirectionnel qui varie en raison des variations du potentiel alternatif du circuit 10.
Ce potentiel unidirec- tionnel est appliqué sur un pont à résistance, comportant des éléments dissem- blables ayant des caractéristiques intensité-résistance différentes- La ten- sion de déséquilibre de ce pont amplifie beaucoup les variations de la tension du circuit 10 à courant alternatif, et ces variations sont appliquées sur les grilles des valves 236 et 237, pour régler leur conductibilité- La conductibi- lité de ces valves détermide la résistance effective du pri:
naire 234 du trans- formateur 235, et par conséquent la relation de phase du potentiel appliqué au transformateur de grille 225-
La Fig.10 représente une variante du circuit de puissance du régulateur et comporte une simplification du réglage de grille des différen- tes valves- Le transformateur 212 de la Fig.6 est ici remplacé par un trans- formateur série 245 pourvu d'un enroulement dévolteur 2,6, d'un enroulement survolteur 247, et d'un enroulement secondaire interconnectant les circuits 11 et 10.
Comme ci-dessus, les valves 201 et 203 sont associées à l'enroule- ment survolteur et les valves 202 et 204 à l'enroulement dévoltour du trans- formateur série 245 Les grilles des valves 202 et 204 sont excitées à l'aide du secondaire d'un transformateur de grille 248 dont le primaire est relié au circuit 11, à travers un dispositif avanceur de phase comportant une résis- tance et une capacité 219, comme indiqué Fig-6- Les grilles des valves 201et 203 sont excitées à l'aide de deux secondaires d'un transformateur de grille 249 dont le primaire est excité par l'élément secondaire 250 d'un transfor- mateur déphaseur tournant 251 alimenté par un circuit polyphasé approprié 252 synchronisé avec le circuit 10,
à travers un dispositif quelconque à phase artificielle'
On peut se représenter le fonctionnement du dispositif décrit comme analogue à celui de la Fig-6, les points du cycle de potentiel alterna- tif auxquels le courant est transféré des valves associées à l'enroulement dé-
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volteur 246 aux valves associées à l'enroulement survolteur déterminant la tension moyenne du circuit 10- On remarquera qu'avec ces dispositions, une sinusoïde de potentiel alternatff de grille est appliquée aux grilles des val- ves 201 et 203, plutôt que l'excitation prolongée utilisée avec le dispositif de la Fig,6,
üna excitation de ce genre équivaut entièrement à celle de la Fig-6 au cas où l'appareil fournit une charge à facteur de puissance unité ou un déphasage en arrière- Quand au contraire le courant est déphasé en avant, aucune des valves n'est conductrice pendant l'intervalle séparant l'instant où le courant change de sens et le point initial de l'angle de commutation* Cela provient du fait qu'une seule des valves 201 ou 203 est conductrice à un ins- tant donné, de sorte que, lorsque le courant est changé de sens, il est inter- rompu dans l'une des valv,es et ne peut pas se réamorcer avant le commencement de l'angle de commutation, instant auquel les valves à dévoltage sont rendues conductrices-
Dans le dispositif représenté Fig-6, la tension inverse pour chaque valve,
c'est-à-dire la tension tendant à envoyer un courant de sens op- posé à travers la valve, lorsqu'elle n'est pas conductrice, est seulement la différence entre les tensions de dévoltage et de survoltage, différence, qui, an supposant un survoltage de 10% et un dévoltage de 10%, atteint évidemment 20% de la tension appliquée- Avec ces dispositions, il y a trois tensions ca- thodiques différentes qui, dans certains., cas, peuvent être indésirables, par- ce qu'elles soulèvent certains problèmes d'isolement dans les circuits de fi- lament et de grille- Les valves portent chacune le courant de pleine charge- Dans la disposition représentée fig.10, chacune des valves, dans des condi- tions analogues de survoltage et de dévoltage, porte seulement 10% du débit,
mais ost soumise à une tension inverse pratiquement égale au double de la tension appliquée- Dans les autres dispositifs, il y a trois potentiels ca- thodiques différents- Dans les Fig. 11 et 12 sont représentées diverses va- riantes des circuits du dispositif régulateur qui en permettant l'adaptation facile aux différentes conditions de fonctionnement qu'on peut rencontrer en pratique-
Par exemple, dans la Fig.11, le transformateur survolteur 245 est pourvu de deux primaires isolés, comportant chacun un élément survolteur 'et un élément dévolteur afin que le nombre des potentiels cathodiques puisse être réduit à ,deux.
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Dans la Fig.12 est prévu un auto-transformateur additionnel 227 et les cathodes de toutes les valves sont reliées à son point moyen! à part cela, le dispositif est le même que dans la Fig.ll De la sorte, le nombre des tensions cathodiques peut être réduit à un, au prix d'une légère augmen- tation de puissance du transformateur.
La Fig.13 représente une autre modification du dispositif de la Fig.10 dans laquelle les transformateurs série 258 et 259 sont reliés en cir- ' cuit avec les enroulements primaires survolteur et dévolteur du transforma- teur 245. Les secondaires des transformateurs 258 et 259 sont courtocircvités à travers les valves 201 à 204 inclusivement- De cette manière, le nombre des tensions cathodiques est réduit à un, et en outre les diverses valves peuvent fonctionner à telle tension qu'on désire.
La Fig.14 représenten encore une autre variante, suivant laquelle on utilise quatre valves électriques additionnelles 201' à 204' inclusivement* ëes valves reçoivent la même excitation de grille que les valves 201 à 204
Cette disposition offre l'avantage que la puissance de transformateur est a- baissée au-dessous de celle qui était nécessaire avec les autres dispositions*
En résumé, on donnera comparativement les caractéristiques des divers circuits des Fig-6 à 14 dans le tableau suivant :
EMI15.1
<tb> Fig. <SEP> puissance <SEP> du <SEP> trans- <SEP> tension <SEP> de <SEP> renversement <SEP> des <SEP> nombre <SEP> des <SEP> tonsion
<tb> formateur <SEP> en <SEP> % <SEP> du <SEP> valves <SEP> en <SEP> 1510 <SEP> de <SEP> la <SEP> tension <SEP> différentes <SEP> de <SEP> cadébit <SEP> KVA <SEP> débitée <SEP> thode
<tb>
<tb> 6 <SEP> 15 <SEP> 20
<tb> 10 <SEP> 15 <SEP> 200
<tb> 11 <SEP> 19 <SEP> 200
<tb> 12 <SEP> 24 <SEP> 100 <SEP> 1
<tb> 13 <SEP> 39 <SEP> valeur <SEP> quelconque <SEP> 1
<tb> 14 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 4
<tb>
La fig.15 représente une autre forme de réalisation de l'appareil destiné à régler la tension d'un circuit de charge 10 à courant alternatif ali- menté au moyen d'un circuit à courant alternatif 11- Cet appareil comporte un transformateur survolteur 312 pourvu d'un secondaire reliant entre eux les cir- cuits d'un groupement de
valves destinées à exciter le primaire du transfor- mateur survolteur- La système redresseur comporte un transformateur 313 qui est excité à l'aide du circuit 11 à courant alternatif, et deux valves 314 et 315 montées à la manière habituelle, pour redresser les deux alternances' Le circuit à courant continu 316 de ce redresseur comporte de préférence une réactance a- mortisseuse 317 et une capacité 318- Le circuit à courant continu 316 est dis- @
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posé de façon à alimenter le circuit d'"inverter" comportant le primaire du transformateur survolteur 312.
les valves 319 et 320 et une capacité de commu- tation 321'Les grilles de commande des valves 319 et 320 sont reliées à leur circuit cathodique commun à travers les moitiés opposées du secondaire d'un transformateur de grille 322 et une résistance 323 de limitation de courant.
Pour régler le déphasage du débit à courant alternatif de l'in- verter" à valves, et par conséquent l'effet survolteur ou dévolteur du trans- formateur 312, on excite le primaire du transformateur 322 à l'aide d'un dispo- sitif déphaseur à impédance, comportant un transformateur 324 dont le primaire est relié au circuit d'alimentation 11, une résistance 325 et une réactance saturable 326 reliées aux bornes du secondaire du transformateur 324:
' La réac- tance 326 est pourvue d'un enroulement saturant 327 excité à l'aide du secon- daire du transformateur 324, à travers une valve 328, qui est de préférence une valve à trois électrodes et à vide poussé et à décharge électronique pure- La grille de la valve 328 est excitée à l'aide d'un potentiel pris aux bornes d'une capacité 329 qui est de préférence pourvue d'une résistance de charge 330' Le potentiel de la capacité 329 est disposé de façon à varier suivant les variations de la tension du circuit de charge 10- C'est ce qu'on obtient au moyen d'un pont 331 sensible à la tension,
comportant deux paires de bras op- posées 332 et 333 offrant des caractéristiques de résistance différentes au courant- Une des diagonales du pont est reliée au circuit de débit 10, tandis que la capacité 329 peut être chargée par la tension du potentiel aux bornes de l'autre diagonale, à travers un transformateur 334 et un dispositif à con- ductibilité unilatérale, qui peut être un redresseur oxycuivre 335- Dans ce circuit de charge, on peut inclure un rhéostat amortisseur 336;
Pour exposer le fonctionnement du système, on supposera que le déphasage des potentiels de grille des valves 319 et 320 est à une valeur tel- le qu'une tension normale est maintenue sur le circuit 10/dans les conditions de charge existantes- Le fonctionnement du dispositif redresseur, composé du trans. formateur 313 et des valves 314 td315, se comprend de lui-même, surtout si on se réfère au brevet belge No 319.410 déposé le 12 Juillet 1924 par la Société demanderesse, dans lequel sont également exposées en détail les conditions de fonctionnement de l'"inverter" à valves.
Cependant, en général, la fonctionne- ment de ces appareils repose sur le fait que, durant l'intervalle pour laquer
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une des valves (par exemple 319) est conductrice, la capacité de commutation 321 se charge pratiquement au double de la tension du circuit à courant conti- nu 316, à travers le primaire du transformateur 312.
A la fin de la demi-pério- de, lors du changement de polarité de la tension de grille qui rend la valve 320 conductrice, la capacité de commutation 321 sert à amorcer le courant dans la valve 320 et à le couper en même temps dans la valve 319-
Il est évident que le déphasage du potentiel fourni au transfor- mateur survolteur 312 est déterminé par le déphasage des potentiels de grille fournis par le transformateur de grille 322, lequel est à son tour déterminé par les valeurs relatives de l'impédance de la résistance 325 et de la réac- tance 326.
Dans ces conditions, le circuit de pont 331 est suffisamment désé- quilibré pour maintenir unetension négative sur l'armature supérieure de la capacité 329, telle que la valve 328 fournit l'excitation correcte à l'enrou- lement saturant 327, pour maintenir le déphasage ci-dessus du potentiel de grille.
Au cas où la tension du circuit 10 tombe au-dessous de la norma- le, par suite d'une augmentation de la charge, le déséquilibre du circuit de pont 331 diminue, de sorte que le portentiel négatif de la capacité 329 diminue corrélativement, en accroissant ainsi la conductibilité de la valve 328.
L'aug- mentation de la conductibilité de la valve 328 a pour effet d'augmenter le cou- rant saturant dans l'enroulement 327 et de diminuer l'impédance de la Réactance 326. 'Une diminution de cette impédance tend à avancer la phase du potentiel ap- pliqué au transformateur de grille 322,et par conséquent à amener le potentiel fourni au circuit de charge 10 et au transformateur survolteur 312, plus près d'être en coïncidence de phase avec le potentiel alternatif d'alimentation, ce qui ramène la tension du circuit de charge 10 à la normale- Evidemment, en cas d'augmentation de la tension du circuit de charge 10, au-dessus de la normale,
c'est l'inverse qui se produit-
Les dispositifs de réglage de tension décrits ci-dessus sont du type à réglage dit statique dans lequel la tension n'est pas maintenue exacte- ment constante à une valeur fixe, mais au contraire sujette à de minimes varia- tions dans des limites déterminées, à partir des variations de charge du cir- cuit- La caractéristique de ce réglage est que le déséquilibre de tousion du pont 331 entraîne une variation extrêmement marquée par rapport aux variations
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de tension du circuit 10, qui déséquilibre ce pont- En d'autres termes, les limites de déséquilibre du pont 331 (sensible aux tensions nécessaires pour ré- gler le circuit déphaseur à impédance dans toute la zone de fonctionnement,
et par conséquent régler le potentiel du transformateur 312 entre des conditions de survoltage et de dévoltage maxima) peuvent correspondre à une variation de la tension du circuit 10 limitée seulement à quelques volts- Ce type de régla- ge offre l'avantage d'une extrême simplicité et d'une grande rapidité d'action-
Dans certains cas, oependant, il est avantageux de maintenir la tension moyenne du circuit 10 à une valeur bien constante :
c'est ce que per- met de faire le dispositif de la Fig.16 qui donne le réglage dit dynamique, c'est-à-dire que la tension du circuit de débit varie rapidement entre deux tensions fizees situées, l'une au-dessus et l'autre au-dssous de la tension normale- Les intervalles pendant lesquels la tension est maintenue à sa valeur supérieure est à sa valeur inférieure, déterminent la tension moyenne du cir- cuit- Avec ces dispositions, le circuit de débit et le circuit déphaseur ré- glant les grilles des valves 319 et 320, sont les mêmes que dans la Fig-15- Mais à la différence de cette figure, le pont 331 est équilibré quand mea ten- sion du circuit) 10 est normale,
de sorte que le déréglage du pont change la polarité quand la tension du circuit de débit passe par la valve normale- Avec ces dispositions, la capacité de grille 329 de la Fig.16 se charge à travers 'un circuit comportant la résistance 337 de limitation de courant, la secondai- re d'un transformateur 338(dont le primaire est excité à l'aide du circuit 10) une valve électrique 339 et une réactance 336. Comme dans le type précédent, une résistance 330 est branchée en parallèle sur la capacité 329. La valve 339 est pourvue d'une anode, d'une cathode et d'une grille et est de préférence du type à vapeur- La tension de déséquilibre du pont 331 excite la grille de la valve 339, à travers le transformateur de réglage 334 et une batterie de pola- risation négative 340.
Dans ce circuit de réglage, les connexions sont telles que le potentiel de grille de la valve 339 est on phase avec son potentiel anodique , et le pont 331 est déséquilibré dans le sens positif, c'est-à-dire quand la tons!on appliquée au circuit 10 dépasse la normale-
On supposera par exemple que, dans ces conditions la tension de déséquilibre du pont 331 a un sens tel que les potentiels de grille et d'anode de la valve 339 sont en phase et que la capacité 329 est chargée à travers cette valve, dans le sens voulu pour que le potentiel de sa borne supérieure
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croisse négativement- La tension du circuit 10 peut être maintenue abaissée comme on l'a vu ci-dessus, et lorsqu'elle passe par la normale, le sens du potentiel appliqué à la grille de la valve 339 s'inverse,
de sorte que cette valve devient non conductrice- La capacité 329 se décharge maintenant lente- ment, à travers la résistance 3.30, de sorte que la grille de la valve 328 de- vient plus positive, et la tension du circuit 10 plus grande corrélativement- Quand cette tension s'élève au-dessus de la normale, la polarité de grille de la valve 339 est à nouveau inversée, et le cycle se répète indéfiniment- Les constantes de la capacité 329 et de son circuit de charge peuvent être choisies telles que la tension du circuit 10 varie entre des limites étroites et avec une rapidité si grande qu'on n'aperçoit aucun flottement dans la tension du ci? cuit 10.
La tension moyenne de ce circuit dépend évidemment de la durée relati- vé des périodes pendant lesquelles la tension est normalement supérieurs ou in- férieure à la moyenne*
Au cas où l'on désire maintenir un réglage très précis du cir- cuit 10, et si ce circuit n'est pas soumis à des variations de charge considé- rables, on peut donner la préférence au dispositif de la Fig.17. Ce dispositif est du type dit "statique" dans lequel, en cas d'un écart de tension par rap- port à la normale, cette tension soit toujours ramenée à la valeur exacte pour laquelle est réglé l'appareil.
Avec ses dispositions, le circuit de charge de la capacité 329 renferme deux tubes à vapeur 341 et 342 reliés en parallèle inversé, de sorte que la capacité peut être chargée dans un sens ou l'autre au moyen du transformateur 334 excité à l'aide du circuit 10- Dans ce cas, il est préférable d'omettre la résistance de décharge de la capacité 329- Le transformateur de réglage 334 est pourvu de deux secondaires 343 et 344 qui soit disposés de manière à exciter les grilles de réglage des valves 341 et 342.
Les grilles de ces valves sont excitées sous m.me polarité, à partir du transfor- mateur 334, tandis que les anodes correspondantes ont des polarités opposées- Par conséquent, lorsque la tension du circuit 10 est inférieure à la normale, le potentiel de grille d'une valve est en phase avec son potentiel anodique, et la valve est conductrice- Au contraire, quand ma tension du circuit 10 est supérieure à la normale, c'est l'autre valve qui est conductrice- Quand la tension du circuit 10 est normale, le potentiel de grille des deux valves est nul, il y a lieu d'utiliser des valves ayant des caractéristiques positives de grille ou d'inclure, dans les deux circuits de grille, une batterie de polari-
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sation négative,
afin que les deux valves soient non conductrices dans ces con- ditions'
Comme la valve 328 fonctionne avec un potentiel de grille néga- tif, la charge de la capacité 329 est maintenue constante, et aucunedes valves 341 ou 342 n'est conductrice, de sorte que le déphasage du potentiel fourni par le transformateur survolteur 312 est maintenu constant, de manière à maintenir la tension du circuit 10-
Il résulte des indications qui précèdent que, avec une tension du circuit 10 supérieure à la normale, une des valves (341 ou 342) devient con- ductrice et modifie la potentiel aux bornes de la capacité 329 dans le sens voulu pour ramener la tension du circuit 10 à la normale* Au contraire, quand la tension du circuit 10 varie en sens opposé,
c'est l'autre valve qui devient conductrice et agit sur le potentiel de la capacité 329 en sens opposé- Le montage de la Fig.16 offre une disposition analogue des trans- formateurs associée à un système de réglage qui ne fait pas appel aux "inver-. tors", mais aux moyens de réglage analogues au ceux de la Fig.l.
La Fig-18 représente un appareil destiné à maintenir constante la tension du circuit 10 comportant un transformateur survolteur 411 et re- dresseur contrôlé 415' Le transformateur 411 est pourvu de deux primaires 412 et 413 et d'un enroulement secondaire 414 relié en série au circuit à courant alternatif 10- Le redresseur contrôlé 415 est excité au moyen du circuit 10, par l'intermédiaire d'un transformateur 416 comportant deux secondaires 417 et 418- L'enroulement primaire 412 du transformateur 411 est adapté de façon à être excité par le secondaire 418 du transformateur 416, à travers unevalve 420, tandis que le primaire 413 est excité par l'enroulement 417,
à travers une valve 419-
Bien que ces deux circuits soient représentés comme ayant un point commun 425 partant des cathodes des valves 419 et 420 pour aboutir au point de liaison entre les enroulements 412 et 413, il est évident qu'on pour- rait utiliser deux circuits entièrement séparés-
Dans la connexion commune 423 est insérée une réactance 421 des- tinée à maintenir pratiquement constant le courant total des deux circuits, et une capacité 422 est branchée aux bornes extérieures des enroulements 412 et 413, pour améliorer la forme d'onde au potentiel fourni au circuit 10 à tra- vers le transformateur 411, et à fournir un circuit femme pour les secondaires
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412 et 413, quand aucune des valves 419 ou 420 n'est conductrice.
Pour régler le débit des valves 419 et 420, on a prévu un cir- cuit de grille excité par un dispositif déphaseur, mais il est évident qu'on ¯,peut recourir à tout moyen équivalent pour obtenir un déphasage du potentiel de grille par rapport au potentiel du circuit 10- Le déphaseur statique re- présenté comporte les capacités 424 et 425 et une impédance 426 en série avec ces capacités aux bornes du circuit 10, tandis que le circuit de grille des valves 419 et 420 comporte les moitiés opposées du secondaire d'un transfor- mateur de grille 427 et unerésistance 328 de limitation de courant- Le pri- maire du transformateur de grille 427 est relié aux bornes des éléments d'im- pédance du circuit déphaseur statique,
de préférence sous forme de la capaci- té 425 représentée* La phase du potentiel appliqué aux grilles des valves 419 et 420 se règle par variation de l'impédance du dispositif 426.
Ce dispositif peut comporter un transformateur série dont le se- condaire est court-circuité à travers deux valves 443 et 444 qui par consé- quent donnant au dispositif 426 les caractéristiques d'une résistance comme dans la Fig. 1. La connexion du primaire du dispositif 426 et des valves 443 et 444 est celle d'un redresseur contrôlé avec le circuit à courant continu, ce qui est un expédient déjà décrit plus haut pour obtenir une impédance va- riable. Les valves 443 et 444 sont pourvues chacune d'une anode, d'une catho- de et d'une grille de réglage et sont de préférence du type à décharge élec- tronique pure et à vide poussé- Pour régler leur conductibilité, on a prévu un pont à résistance, sensible aux variations de tension,
dont les branches opposées ont des caractéristiques intensité-résistance dissemblables* Comme :représenté ici, ce pont comporte deux circuits en parallèle reliés aux bornes du circuit 10 et composés respectivement d'une résistance 429 et d'une lampe ballast 430, et d'une résistance 431 et d'une lampe ballast 432- Les résis- tances 429 et 431 ont de préférence une caractéristique de température très élevée.
Les constantes de ce pont sont telles que les points moyens dos deux circuits en parallèle sont pratiquement à même polarité, quand la tension tombe dans le circuit 10, la pont est déséquilibré dans un sens, et si la tension augmente, il est déséquilibré dans l'autre* Il est prévu un circuit pour régler la conductibilité des valves 443 et 444, circuit comprenant un
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secondaire du transformateur 433 dont le primaire est excité à partir du cir- cuit 410, une résistance 434, une capacité 435 et des valves 436 et 437 re- liées en parallèle et en opposition dans ce circuit- Dans certains cas, on a trouvé désirable d'introduire des résistances variables 438 et 439 dans le circuit, avec les valves 436 et 437 respectivement,
pour assurer la relation désirée entre les intensités de sens opposés passant dans le circuit- Les Salves 436 et 437 comportent chacune une anode, une cathode et une grille de commande, et elles sont de préférence du type à vapeur- Les grilles des val- ves 436 et 437 sont excitées à l'aide des secondaires 441 et 442 respective- ment du transformateur 440, dont le primaire est relié à la diagonale du pont à résistance, opposée à celle que représente le circuit 10. Les grilles des valves 443 et 444 sont excitées par une tension dérivée du dernier circuit énoncé, de préférence aux bornes de la capacité 435.
Pour expliquer le fonctionnement du dispositif décrit, on sup- posera que la tension du circuit 10 est encore normale et que la phase du potentiel de grille des valves 419 et 420 est telle que chacune de ces valves est conductrice pendant pratiquement la moitié des alternances respectives du courant alternatif fourni par le transformateur 416.
Les courants redressés passant dans les valves 419 et 420 sont fournis aux primaires 413 et 412 du transformateur 411- Comme le courant fourni par les valves 419 et 420, dans les résistances, aurait une forme d'onde correspondant à une série de sinu soldes mutilées dant les harmoniques perturberaient le système, si on les fournissait directement au primaire du transformateur 411, on a introduit une inductance 421 dans la liaison commune aux deux circuits, pour maintenir :
pratiquement constant le courant total, et faire que le courant dans les deux valves offre une forme à peu près rectanugalaire On a aussi trouvé que l'ad- dition de la capacité 422, réglée avec le transformateur 411 pour réaliser une fréquence naturelle d'oscillations pratiquement égale à la fréquence du circuit 10, tend à éliminer les harmoniques de l'onde rectangulaire* fournie par le circuit de valves et à produire une onde pratiquement sinusoïdale dans le secondaire du transformateur 411.
En cas de chute de tension du circuit 10, le pont à résistances se déséquilibre et un courant passe dans le primaire du transformateur 440 dans le sens voulu pour appliquer un potentiel de grille alternatif à la val- ve 437, en phase avec son potentiel anodique, ce qui rend la valve conductrice
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La connexion des secondaires 441 et 442 du transformateur 440 est telle que l'une seulement des valves (436 ou 437) est conductrice à un instant donné pour tout taux d'équilibre donné du pont à résistance- Le courant unidirec- tionnel passant dans le circuit comportant la capacité 435 et la valve 437, abaisse le potentiel négatif de l'armature supérieure de la capacité 435 ,
qui est toujours chargée à une polarité telle que cette armature soit néga- tive- Avec une tension moins négative appliquée sur les grilles des valves 443 et 444 (qui ont des caractéristiques négatives de potentiel de grille) la conductibilité de ces valves est accrue, de sorte que l'impédance du dis- positif 426 diminue corrélativement' Une diminution d'impédance du dispositif 426 (puisqu'il a une caractéristique de résistance) déphase ce potentiel aux bornes de la capacité 425 par rapport au potentiel du circuit 10, de sorte que le courant s'établit dans les valves 419 -et 420 à un instant plus rap- proché du début de l'alternance* Le courant fourni aux enroulements 412 et 413 augmente par conséquent,
et la tension de l'enroulement secondaire 414 di minue corrélativement pour compenser la chute de tension du circuit 10, et par conséquent maintenir la tension constante du feeder.
Enfin, la Fig.19 indique un ensemble très simple faisant appel au réglage par un régulateur d'induction analogue à celui des Fig. 1 et 10, combiné avec une disposition différente du transformateur série- Cet ensem- ble comporte un transformateur survolteur 512 pourvu d'un secondaire inter- connectant les circuits 11 et 10, et d'un primaire branché aux bornes du cir- cuit d'alimentation à travers une réactance 513 et un transformateur à im- pédance réglable 514.
Le secondaire du transformateur 514 est pourvu d'un point moyen électrique relié aux deux bornes extrêmes de cet enroulement, à travers des valves 515 et 516-
Les grilles de ces valves sont reliées au circuit cathodique commun à travers les moitiés opposées du secondaire d'un transformateur de grille 517 dont le primaire est excité par une sourse appropriée quelconque de potentiel alternatif variant en phase, telle que par exemple l'enroulement secondaire monophasé 518 d'un régulateur d'induction 519. Une capacité 521, reliée aux bornes du secondaire du transformateur 514 avec la réactance 513, constitue un circuit filtre pour supprimer les harmoniques émanant du circuit 10.
Pour expliquer le fonctionnement du dispositif représenté, on
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supposera que la tension du circuit 10 est tombée au-dessous de la normale par suite d'une augmentation de la charge ou pour toute autre causa* Le se- condaire 518 du régulateur 519 tourne dans le sens voulu pour avancer la phase des potentiels de grille des valves 516 et 615 par rapport à leurs po- tentiels anodiques, de sorte que ces valves deviennent conductrices à un ins- tant plus rapproché du début de l'alternance de positivité d'anode- Il en résulte que l'impédance effective des valves 515 et 516 diminue et, avec elle l'impédance effective du primaire du transformateur 514, de sorte que le cou- rant traversant le primaire du transformateur survolteur 512 augmente de ma- nière à ramener à la normale la tension du circuit 10- Evidemment,
les effets inverses se produisent en cas d'accroissement de la tension du circuit 10 au- dessus de la normale, l'élément 518 tournant alors en sens oppose* Avec le type de valve et de réglage de grille décrit ci-dessus, le courant passant dans le transformateur 514 comporte une série d'ondes de demi-sinusoïdes de polarités opposées, avec la partie initiale de chaque demi-onde échappés, la valeur de cette partie de chaque demi-onde, qui est supprimés, croissant lorsque la phase des potentiels de grille des valves 515 et 516 retarde da- vantage par rapport aux potentiels anodique.- Cette mutilation de l'onde si- nusoïdale de courant, qui passerait normalement dans le transformateur 514,
provoque la production d'harmoniques élevés qui ne seraient pas sans incon- véniant au cas où on les laisserait passer dans le circuit de charge* Cepen- dant, la capacité 521 et la réactance 513, réglées à peu près pour la fré- quence fondamentale du circuit de puissance, permettent d'éliminer ces har- moniques du circuit 10, de sorte que la forme d'aida du courant et de la ten- sion est pratiquement sinusoïdale sur ce circuit*
Dans les formes de réalisation décrites ci-dessus il s'agit du réglage de feeders, rnais il va do soi que les mêmes moyens peuvent être ap- pliqués au réglago d'autres circuits électriques- bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisa- tion de l'invention,
il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces for- mes particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun carac- tére rectrictif, et que par conséquent toutes les Parlantes ayant même prin- cipes et même objet que les dispositions indiquées oi-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention-
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EMI1.1
T'FRFECT ': COlIÜ.IU15 AUX SYSTii.i.1. ± 3 D3 Di CIrCUITS Z..CTïI, ïUa -
The present invention relates to methods and apparatus comprising the application of discharge valves in an ionized medium functioning as regulators with adjustable flow rate or as "inverters" and it relates more particularly to systems of this kind intended to carry out self-regulation.
EMI1.2
matics of electrical energy distribution lines, known as "feeders".
In accordance with the invention, use is made of valves controlled by gates, the phase of which is determined, according to the means described below, by the variation of any parameter which characterizes the function.
EMI1.3
tiannamant of the teader-
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The embodiments of the invention given below by way of example include the application of multi-tap transformers or step-up-step-down transformers mounted in series and combined with discharge valves which allow, in the first case, to switch progressively from one socket to the other without using cut-off contacts, and in the second case to adjust the phase and the secondary voltage supplied by the transformer in series,
The device of FIG.
1 receives energy from an alternating current circuit 10 and transforms it into voltage alternating current. suitable for supplying a circuit 11 which itself supplies a user apparatus 12. The device comprises a transformer having a primary winding connected to circuit 10, and a secondary provided with taps 14, 15 and 16 connected to points of different potentials each connected to circuit 11. Connection 14 comprises two valves 17 and 18 in reverse parallel * From marl, connections 15 and 16 include valves 19 to 22.
These valves 17 to 22 are each provided with a cold anode, an incandescent or liquid mercury cathode, a control grid and they are filled with an ionizable gas or a metallic vapor at an appropriate pressure.
In order to selectively transfer the current through the different pairs of valves, a device has been provided for exciting the regulating grids of all the groups of valves with an alternating potential with adjustable phase shift with respect to the anode potential, in such a manner. to make the valves more or less conductive. This device comprises a single-phase primary 23 energized directly at the terminals of the load circuit 11, and a polsphase secondary 24 capable of rotating with respect to the primary 23.
The regulating gates of the different pairs of valves are excited by means of different phases of the polyphase secondary circuit 24, through gate transformers 25, 26 and 27. Each of the various gate transformers is provided with primaries. connected to the terminals of the various phases of the secondary 24 and to a pair of seaondary windings, each connected to energize the adjustment grid of one of the valves in the group.
Any desired means can be provided to vary the relative position of the primary 23 and of the secondary 24, under the effect of a variation in the voltage of the circuit 11. For example, a mo- has been shown.
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DC pilot torch 28 branch so as to rotate the primary winding 23 by means of a worm transmission 29.
Motor 28 is provided with two opposing field windings 30 and 31 arranged so as to be energized by a direct current source, battery 32 for example, through a switch 33 which, in turn, is controlled by a solenoid. 34, the winding of which is connected directly to the terminals of circuit 11.
To explain the operation of the device, it will be assumed that the voltage of circuit 11 is first normal, and that the windings 23 and 24 occupy the relative positions indicated in the drawing. Under these conditions, the polarity of the potentials applied to the gates of the valves 19 and 20 is in phase with the anode potentials, while the gates of the other valves are of opposite phase with respect to their anode potentials In this way, current is supplied to circuit 11 by the secondary of transformer 13, through the connection 15.
If now the voltage of circuit 11 tends to rise, solenode 34, normally biased so as to maintain switch 33 in the neutral position, acts to close the upper contact of switch 33.
The excitation winding 30 is now energized, so that the motor 28 drives the primary winding 23 relative to the secondary 24, to reverse the polarity of the potential induced in the phase winding connected to the gate transformers 26. and 27, so that the gate potentials of the valves 20 and 21 are now in phase with the corresponding anode potentials, while the gate potentials of the other valves are two-phase with respect to their anode potentials. then energy to circuit 11 through connection 16 which is, as visible, at a lower voltage. Obviously, a drop in voltage at circuit 11 would cause the opposite reactions,
and the current would be transferred from the low voltage connection to a higher potential connection -
The variant shown in Fig. 2 is particularly suitable for obtaining such potential as desired, intermediate to those of two adjacent taps of a transformer, the electric valves being adjusted according to the voltage variations of the charging circuit, to ensure the phase shift. - wise desired - With these provisions, the circuit 11 is connected to the a-
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AC power supply 10,
through an auto-transformer 70 provided with two secondary sockets 71 and 72 added to the common connection between the two circuits - The connections between circuit 11 and sockets 71 and 72 contain reactors 68 and 69 and valves 73-74 and 75-76 of- fering the same connections as those in Fig. 1
The valves 75 to 76 are preferably of the steam type: they are excited by means of the secondaries 78 and 81 of a transformer 77, the primary of which is excited across a diagonal of the bridge sensitive to voltage variations. , the other diagonal corresponding directly to circuit 11.
The bridge may be of any suitable type, for example one which has two opposing legs 82 and 83 with low or no current-resistance characteristics, and two opposing legs 84 and 85 having ballast lamps.
The adjustment mode provided by the above device is "dynamic", that is to say that the voltage to be adjusted is in perpetual fluctuation between determined limits, the relative duration of the periods during which the current is supplied at the highest voltage and periods during which it is supplied at the lowest voltage determining the average voltage of circuit 11.
Assume, for example, that the energy is supplied to the circuit through the outlet 72 and the valves 75 and 76, the valves 73 and 74 then being non-conductive * As the voltage of the outlet 72 is equal to or less than that of the lower limits imposed by the voltage setting, it will be assumed that the potential supplied by this outlet is below the normal potential of circuit 11-
Under these conditions, the bridge sensitive to voltage variations is unbalanced in the desired direction to reverse the polarity of the potential applied to gate transformer 77, so that the gates of valves 75 and 76 sound negative, while those of valves 73 and '74 are made positive with respect to the anodes. The valves 73 and 74 are non-conductive and the charging current is transferred through the outlet 71.
The voltage of the load circuit now tends to rise above its normal value and the bridge unbalances in the opposite direction after an interval of time which depends on its thermal characteristics, to reverse again the polarity of the potential applied to the transformer. grid 57, and transfer current from valves 73 and 74 to valves 75 and @
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76.
This cycle is repeated indefinitely, the relative duration of the intervals during which the energy is borrowed from the outlet 71, on the one hand, and from the outlet 72 on the other hand, determining the average voltage of the circuit Il-
Reactors 68 and 69, included in the serial connections terminating at outlets 71 and 72, tend to eliminate the transient effects due to the sudden transfer of the flow between the two taps * The speed with which this transfer takes place between taps 71 and 72, depends on the thermal characteristics of the ballast lamps 84 and 85, and it is possible to effect this transfer at a rate such that no variation is noticeable in the voltage of the circuit II.
Fig. 3 shows a part of a circuit which represents a variant of the invention particularly applicable to the regulation of the voltage of a circuit by means of an auto-transformer. For this purpose an auto-transformer has been provided. having a main tension winding 35 and a combined series winding 36 "capable of raising or lowering the tension.
to this autotransformer is associated a bridge comprising two valves mounted in inverted parallel in each branch.
The series 36 winding of the auto-transformer is connected diagonally on the bridge, the power supply circuit 10 being connected to one of the other two vertices, while the circuit 11 is connected to the remaining vertex. side of circuit 10 and circuit 11 are connected together to the lower terminal of potential winding 35.
The adjustment grills of the various valves 41 to 48 can be excited by a device similar to that of fig. 1, except that it suffices here to use a two-phase secondary winding 24, the grids of each of the valves of the opposite branches. of the bridge being excited from a phase of the two-phase winding, or, if desired, the arrangement of the grids in Fig. 2 which can be used. The arrangements described are particularly suitable for regulating circuits. improved, but it goes without saying that they also offer more general applications, and that they can be used in all cases where it is desired to reverse the polarity of an alternating current circuit, such as the circuit represented - téen 36.
The operation of the device can be clearly represented by referring to the description given above of the operation of FIGS. 1 and 2. When the gate potentials of valves 41, 42, 45 and 46
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are in phase with their respective anode potentials, current flows from circuit 10 to circuit 11, through valves 41 and 42, series winding 36 and valves 45 and 46.
When current flows through this circuit, it will be assumed that the main potential winding 35 induces, in the winding 36, an f.e.m. which tends to abut that of circuit 10- Eviderra, when valves 43-44 and 47-48 are conducting, current flows from circuit 10 to circuit 11 in the opposite direction, through winding 36, and the voltage of circuit 10 is boosted - If, however, the phase windings of the secondary 24 of Fig. 1 are slightly overlapped, the valves 41 to 48 can be made simultaneously conducting during their respective alternations of anode positivity, of so that an intermediate state results, that is to say in which there is neither overvoltage nor devoltage-
If the grid adjuster shown in Fig-2 is used,
it is easy to obtain any intermediate potential between the boost voltage and the step-down voltage
The variant of Fig. 4 uses separate transformers for boosting and devolving. An autotransformer 50 is provided therein to boost the voltage of circuit 10, with a potential winding 51 and a series winding 52. Series winding 52 is connected directly between circuit 10 and circuit 11, while the potential winding 51 is connected to the terminals of circuit 10, through two valves 62 and 63 in reverse parallel.
De Marne, an autotransformer 53, provided for the devolving of circuit 10 comprises a potential winding 54 connected to the terminals of circuit 10, through valves 60 and 61, and a series winding 55 connected directly between circuits 10. and he-
As in Fig. 3, a two-phase secondary 60 is required to energize the gate grids of valves 60 to 63, if we use the grill setting in fig. 1 but it is clear that the grid setting shown in Fig-2 can be used, if desired. With the valves 60 and 61 having become conducting, the step-down transformer 50 is energized so as to devolve the potential to circuit 10, while the valves 62 and 63 being conducting,
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The potential voltage 51 of the auto-transformer 50 is excited so as to boost the voltage of circuit 10 'If all the valves are simultaneously conducting during their respective alternations of grill positivity, the step-down effect and the booster effect is neutralized, and circuit 11
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is excited at the same voltage as circuit 10.
Intermediate values can be obtained using the grid setting shown in Fig-2-
Fig. 5 shows a similar step-up-step-down device using a different system of phase shifting of the grids. In accordance with this variant, an impedance phase shifter is used to adjust the valves by means of which it is desired to ensure the adjustment. * One of the phase shifter elements has a transformer whose secondary is short-circuited through two electric valves, which practically gives the transformer a characteristic of pure resistance - The valve gates are excited with the aid of the potential taken at the terminals of a capacitor whose charge and discharge are regulated by an appropriate electromagnetic relay obeying the electric element subjected to the regulation,
for example to a contact voltmeter
Fig. 5 shows a device intended to maintain constant the voltage of an alternating current feeder 11, supplied by the alternating current circuit 10, through a regulating device comprising an autotransformer 112 and electric valves 101 to 104 The autetransformer 112 is provided with a terminal plug 113 ecmmune to circuits 111 and 111, a low voltage plug 114, a high voltage or boost plug 115, and an intermediate plug 116 connecting to the other polo of the supply circuit - The feeder circuit 10 is connected to the boost plug 115, through the two valves 101 and 103 in reverse parallel, and to the de-voltage plug 114 through the two valves 102 and 04,
also in reverse parallel *
The gates of the valves 102 and 104 are excited from the secondary windings of a gate transformer 117, the primary of which is connected directly to the terminals of the circuit 10 '. The connections are such that the gates of these valves are excited by alternating voltages pra - tically in phase with the anode potentials - Likewise the gates of valves 101 and 103 are excited from the secondary windings of a gate transformer 118.
To adjust the voltage of the feeder circuit 11, there is provided the impedance phase shifter 119 by means of which it is possible to vary the alternating voltage applied to the primary of the gate transformer 118. The phase shifter circuit 119 comprises an inductive winding 120 connected to the terminals of the feeder 11 and provided with an electrical midpoint, a reactance 121 and windings
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primary 122 of a gate transformer 123 connected in series to the terminals of the inductive winding.
The secondary of gate transformer 123 is shorted through two additional valves 124 and 125, giving winding 122 resistance characteristics - Bursts 124 and 125 are each provided with an anode, a cathode and an adjustment grid and are preferably at high vacuum and pure electronic discharge offering the characteristic of negative grid voltage,
that is, they are valves whose entire conductivity range can be obtained by applying a variable negative potential to their control gates.
The primary of gate transformer 118 is connected between the midpoint of winding 120 and the junction point of winding 122 and reactance 121. The gates of valves 124 and 125 can be energized by voltage at the gates. terminals with a capacity 126- This capacity is provided with a charging circuit comprising a battery 127, the upper contact 128 of a contact voltmeter 130 and a resistor 131. and the discharge circuit has a lower contact 129 of the voltmeter 130 and a resistor 131.
The coil of the voltmeter 130 is connected to the terminals of the feeder 11, to respond to variations in the voltage of this circuit.
The invention is particularly aimed at a device intended to vary with precision and rapidly the instant of each half-wave for which the current is transferred from the low-voltage outlet to the high-voltage outlet according to the variations in the voltage of the feeder 11. , in order to maintain this voltage practically constant. If, for example, it is assumed that the voltage of the feeder 11 rises above normal, the contact voltmeter 120 then closes its contact 128, so as to charge the voltage. capacity 126.
The connections are such that the lower armature of capacitor 126, which is connected to the gates of valves 124 and 125, increases negatively as it charges from battery 127. An increase in negative potentials of gate of the valves 124 and 125 increases their resistance and the effective resistance of the winding 122.
An increase in the resistance of winding 122 advances the phase of the AC voltage applied to the primary winding of gate transformer 118 and makes valves 101 and 103 conductive at longer times. closer to the onset of the anode positive alternation of these valves, and therefore raises the average voltage of the valve.
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circuit 11, to bring it back to normal - In the event that the voltage of circuit 11 tends to exceed normal, the volmeter 130 then closes its lower contact 129 and discharges the capacitor 126 through the resistor 131, which reverses the operation of the Phase Shifter Circuit - Because valves 124 and 125 operate with negative gate biases, the charge of capacitor 126 can be maintained for a considerable period of time.
whenever the contact voltmeter is in neutral position, so as to keep the voltage of circuit 11 constant at this particular value -
Figures 6 to 14 relate to an arrangement similar to that of Figure 5; they indicate certain new details of its realization.
The device of FIG. 6 is intended to maintain constant the voltage of the feeder 10 supplied by the alternating current circuit 11, through an improved regulating apparatus according to the indications of the patent.
This apparatus comprises an auto-transformer 212, and the valves 201 to 204 analogous to those of Fig-5- The gates of the valves 201 to 204 are energized with the aid of the secondary windings 221 to 224 respectively, of a trans- gate former 217, the primary of which is excited by circuit 11, through an appropriate device allowing the phase to be advanced at a small angle (for example a resistor 218 and a capacitor 219 in series across the terminals of circuit II) -
To adjust the phase shift of the gate potentials of the valves 201 and 203, a similar phase shifter 220 has been provided as diagram and operation,
the phase shifter 119 of Fig-5 or any other known type *
The adjustment circuit comprises a rectifier bridge, one diagonal of which is energized from circuit 10, and a resistance bridge 259, connected to the other diagonal of the rectifier, through an appropriate combination of devices intended to dampen the voltage. fluctuations in the rectified current supplied by bridge 238,
for example a choke 240 and a capacitor 241 in parallel - Bridge 239 can represent any known combination of resistors offering distinct current-resistance characteristics - The gates of valves 236 and 237 are energized from the output diagonal of bridge 239
The operation of the device will be better understood by referring to Fig-7 which represents certain forms of voltage and voltage waves.
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device current operating at unity power factor.
To explain the operation of the power circuit described above, we will neglect that of the electric control circuits supplying the gate excitation of the different valves, and we will suppose that these valves receive the desired gate excitation. initial moment, the terminals 214 and 215 of the transformer 212 are positive with respect to the terminal 213, and that the gate voltages of the valves 201 and 203 are about 90 behind their anode potentials. Under these conditions, the valve 202 is first conductive for a period of approximately 90 minutes, when the gate of valve 201 becomes positive to make this valve conductive, for the transfer of current from valve 202 to valve 201.
The valve 201 carries the current throughout the remainder of the half-wave * In fig. 7, the curve represents the voltage of the tap 214, applied to the circuit 10 laying the first part of the half-wave, and the curve e1 represents the voltage of outlet 215, applied to the circuit during the last part of the alternation! curves i2 and i1 represent the corresponding intensity curves of valves 202 and 201.
Note that, during the last part of the considered period, the two valves 201 and 202 have a positive gate excitation * However, the part of the transformer winding interposed between the terminals 214 and 215 is not short-circuited. , because a short-circuit current would tend to flow through valve 202 in the opposite direction to the direction in which this valve is conductive. Likewise, during the alternation during which the polarity of winding 213 is reversed, the current passes, during the initial part of the alternation, into the valve 204 associated with the low voltage tap, and it is transferred to the valve 203 associated with the higher voltage tap, at a certain point of the alternation negative,
point whose position depends on the phase shift angle of the gate potential of valves 201 and 203,
Below the curves of Fig-7 is given a table representing the relative intervals during which the grids of different valves have positive excitation and the intervals during which several grids are conductive. Note that the excitation of grid supplied to the various valves by transformer 217, has been advanced by a small switching angle a, so that valves 201 and 204 and the valves
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ves 202 and 203 are simultaneously conductive during this interval, at the end of each half-wave. This would normally tend to cause a short circuit on transformer winding 212,
but since this occurs only in the last electric degrees of each half-wave, when the instantaneous voltages are relatively low, it results (according to the experience of the Applicant Company) in appreciable disturbance.
Fig, 8 reproduces certain waveforms which appear when the apparatus supplies phase-shifted current backwards. Under these conditions, at the start of the positive alternation of the upper terminals of the winding 212, the valve 203 still carries current. of the previous alternation, which has not yet changed polarity - When the current changes direction, it will be noticed that the valve 202 is conducting and that the current is transferred from the high voltage outlet to the low voltage outlet, along curve 12,
the tonsion was represented by curve 82 Towards the middle of the alternation of the alternating potential, the gate of the valve 203 becomes positive and the current transferred from the valve 202 to the valve 201 following the curve il, while the voltage follows curve 81 Valve 201 continued to carry current after the alternating potential has changed direction, as in the previous alternation - When current changes direction, valve 204 conducts current during the initial part of alternating, until transferred to valve 203, as in unity power factor operation.
Under these conditions, there is no gate control over the current during the interval corresponding to the delay angle of that current, so it is not possible to maintain the condition. Maximum voltage boost However, under ordinary operating conditions, the value of the boost obtained during the initial part of each change is compensated for by a decrease in the value of boost generally required during the second part of the change.
Fig-9 reproduces some of the operating characteristics of the apparatus of Fig. 6, when there is a forward phase shift. Under these conditions, the booster tube 202 is conductive during the initial phase of the first half-wave. and, almost in the middle of the alternation, the current is transferred from the valve 202 to the booster valve 201, as it was previously. When the current changes from minus, it is transferred from the valve 20 to the valve. 203 whose conductivity is in the opposite direction, but associated, it
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also, at the upper voltage terminal.
Under these conditions, it is not possible to let the valve 203 conduct the current until the alternating current changes polarity, as in the previous case, because after the change of direction of the current and its passage in the opposite direction, it would be impossible to transfer the current at the start of the next alternation of the alternating potential, to a valve associated with an internal voltage socket It is for this reason that the grid excitation of all the valves is advanced from the small angle shown in Figs. 7, 8 and 9.
During the negative half-wave of alternating potential, the above cycle is repeated by substitution of the valves of opposite polarities * Under the last defined conditions, it will be noted that the valves 201 and 203 must carry the current for a certain interval of time, at the during the two alternations of alternating potential, so that it is necessary to provide a grid excitation of a duration exceeding 1800 electrics and, to obtain the maximum control, this excitation should preferably vary between 180 and 360 electrics. note that this extended and amplified gate excitation does not cause difficulty when supplying unity power factor or back-phase-shift current, as shown in Figures 7 and 8, because under these conditions
none of the valves need to conduct current in the opposite direction to the applied electro-motive force - although the invention has been shown as applicable to an autotransformer with two secondary taps, it It is obvious that you can have any number of sockets for boosting and devolving-
It has hitherto been assumed that a suitable grill excitation is available, it will now be indicated how it can be obtained. It is evident that the gate gates of valves 202 and 204 receive alternating potentials slightly in contrast. advance over the anode potentials, and that these potential components are also supplied to the gates of the valves 201 and 203 The phase shifter 220 supplies an alternating potential of variable phase according to the variations in the voltage of the circuit 10,
and this potential is supplied to resistors 226 and 229 through redsessors 228 and 231, and has the effect of adding only the positive halfwaves of the alternating potentials in the gate circuits of valves 201 and 203, which results in - quence of extending the period of positive grid excitation, it is
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shown in Figs, 7,8 and 9. The way in which the alternating potential with variable phase shift is supplied by the apparatus 20, according to the variations of the voltage of the circuit 10, is explained in detail in the following with regard to Figs. 15 to 17-
In summary, the rectifier bridge 238, in conjunction with the choke 240 and the capacitor 241, provides a unidirectional potential which varies due to variations in the alternating potential of circuit 10.
This unidirectional potential is applied to a resistance bridge, comprising dissimilar elements having different current-resistance characteristics. The unbalance voltage of this bridge greatly amplifies the variations in the voltage of the circuit 10 with alternating current, and these variations are applied to the gates of valves 236 and 237, to adjust their conductivity. The conductivity of these valves determines the effective resistance of the pri:
234 of transformer 235, and hence the phase relation of the potential applied to gate transformer 225-
Fig. 10 shows a variant of the power circuit of the regulator and includes a simplification of the gate adjustment of the various valves. The transformer 212 of Fig. 6 is here replaced by a series 245 transformer provided with a winding step-down 2,6, a step-up winding 247, and a secondary winding interconnecting circuits 11 and 10.
As above, the valves 201 and 203 are associated with the booster winding and the valves 202 and 204 with the step winding of the 245 series transformer. The grids of the valves 202 and 204 are energized using the secondary of a gate transformer 248, the primary of which is connected to circuit 11, through a phase advancing device comprising a resistor and a capacitor 219, as indicated in Fig-6- The gates of the valves 201 and 203 are energized at l using two secondaries of a gate transformer 249, the primary of which is excited by the secondary element 250 of a rotating phase-shifting transformer 251 supplied by an appropriate polyphase circuit 252 synchronized with circuit 10,
through any artificial phase device '
We can imagine the operation of the device described as analogous to that of Fig-6, the points of the alternating potential cycle to which the current is transferred from the valves associated with the unwinding winding.
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volteur 246 to the valves associated with the booster winding determining the average voltage of circuit 10- It will be noted that with these arrangements, a sinusoid of alternatff grid potential is applied to the gates of the valves 201 and 203, rather than the excitation extended period used with the device of Fig, 6,
An excitation of this kind is entirely equivalent to that of Fig-6 in case the device supplies a load at unity power factor or a phase shift backwards - When, on the contrary, the current is out of phase forward, none of the valves is conductive during the interval between the instant when the current changes direction and the initial point of the switching angle * This is because only one of the valves 201 or 203 is conductive at a given instant, so that, when the current is changed direction, it is interrupted in one of the valves and cannot be re-primed before the beginning of the commutation angle, at which moment the step-up valves are made conductive-
In the device shown in Fig-6, the reverse voltage for each valve,
that is to say the voltage tending to send a current in the opposite direction through the valve, when it is not conducting, is only the difference between the voltage de-voltage and the overvoltage, difference, which, an assuming a 10% boost and 10% voltage drop, obviously reaches 20% of the applied voltage- With these arrangements, there are three different cathodic voltages which in some cases may be undesirable, for- which they raise certain problems of insulation in the circuits of filament and grid - The valves each carry the current of full load - In the arrangement represented in fig. 10, each of the valves, in similar conditions of overvoltage and devoltage, carries only 10% of the flow,
but ost subjected to a reverse voltage practically equal to twice the applied voltage. In other devices there are three different cathodic potentials. In Figs. 11 and 12 are shown various variants of the circuits of the regulator device which, by allowing easy adaptation to the different operating conditions that may be encountered in practice.
For example, in Fig. 11, the step-up transformer 245 is provided with two isolated primaries, each having a step-up element and a step-down element so that the number of cathode potentials can be reduced to two.
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In Fig. 12 an additional autotransformer 227 is provided and the cathodes of all the valves are connected to its midpoint! other than that, the device is the same as in Fig. 11 Thus, the number of cathode voltages can be reduced to one, at the cost of a slight increase in transformer power.
Fig. 13 shows another modification of the device of Fig. 10 in which series transformers 258 and 259 are connected in circuit with the primary step-up and step-down windings of transformer 245. The secondaries of transformers 258 and 259 are bypassed through valves 201 through 204 inclusive. In this way, the number of cathode voltages is reduced to one, and furthermore the various valves can operate at any desired voltage.
Fig. 14 shows yet another variant, according to which four additional electric valves 201 'to 204' inclusive are used. These valves receive the same grid excitation as the valves 201 to 204
This arrangement offers the advantage that the transformer power is lowered below that which was necessary with the other arrangements *
In summary, the characteristics of the various circuits of Fig-6 to 14 will be given in comparison in the following table:
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<tb> Fig. <SEP> power <SEP> of <SEP> trans- <SEP> voltage <SEP> of <SEP> reversal <SEP> of <SEP> number <SEP> of <SEP> tonsion
<tb> trainer <SEP> in <SEP>% <SEP> of <SEP> valves <SEP> in <SEP> 1510 <SEP> of <SEP> the <SEP> voltage <SEP> different <SEP> of <SEP > cadrate <SEP> KVA <SEP> output <SEP> thode
<tb>
<tb> 6 <SEP> 15 <SEP> 20
<tb> 10 <SEP> 15 <SEP> 200
<tb> 11 <SEP> 19 <SEP> 200
<tb> 12 <SEP> 24 <SEP> 100 <SEP> 1
<tb> 13 <SEP> 39 <SEP> any <SEP> value <SEP> 1
<tb> 14 <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 4
<tb>
Fig. 15 shows another embodiment of the apparatus for regulating the voltage of an alternating current load circuit 10 supplied by means of an alternating current circuit 11. This apparatus comprises a booster transformer 312 provided with a secondary interconnecting the circuits of a group of
valves intended to excite the primary of the booster transformer - The rectifier system comprises a transformer 313 which is energized by means of the alternating current circuit 11, and two valves 314 and 315 mounted in the usual way, to rectify the two alternations The direct current circuit 316 of this rectifier preferably has an earth leakage reactance 317 and a capacitor 318. The direct current circuit 316 is disconnected.
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laid so as to supply the "inverter" circuit comprising the primary of the booster transformer 312.
valves 319 and 320 and a switching capacitor 321 'The control gates of valves 319 and 320 are connected to their common cathode circuit through the opposite halves of the secondary of a gate transformer 322 and a limiting resistor 323 current.
To adjust the phase shift of the alternating current flow of the valve inverter, and consequently the step-up or step-down effect of transformer 312, the primary of transformer 322 is energized using a device. impedance phase shifter, comprising a transformer 324 whose primary is connected to the supply circuit 11, a resistor 325 and a saturable reactance 326 connected to the terminals of the secondary of transformer 324:
Reactor 326 is provided with a saturating winding 327 energized by the secondary of transformer 324, through valve 328, which is preferably a three-electrode, high vacuum, electronic discharge valve. pure - The gate of the valve 328 is excited by means of a potential taken across a capacitor 329 which is preferably provided with a load resistor 330 'The potential of the capacitor 329 is arranged so as to vary according to the variations of the voltage of the load circuit 10- This is what is obtained by means of a bridge 331 sensitive to the voltage,
comprising two pairs of opposing arms 332 and 333 offering different resistance characteristics to the current - One of the diagonals of the bridge is connected to the flow circuit 10, while the capacitor 329 can be charged by the voltage of the potential at the terminals of the 'other diagonal, through a transformer 334 and a device with unilateral conductivity, which can be an oxy-copper rectifier 335. In this load circuit, a damping rheostat 336 can be included;
To demonstrate the operation of the system, assume that the phase shift of the gate potentials of valves 319 and 320 is such that a normal voltage is maintained on circuit 10 / under existing load conditions. rectifier device, composed of trans. trainer 313 and valves 314 td315, is understandable by itself, especially if one refers to Belgian patent No. 319,410 filed on July 12, 1924 by the Applicant Company, in which are also set out in detail the operating conditions of the " inverter "with valves.
However, in general the operation of these devices is based on the fact that during the interval for lacquer
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one of the valves (eg 319) is conductive, the switching capacitor 321 charges to almost twice the voltage of the DC circuit 316, through the primary of the transformer 312.
At the end of the half-period, when changing the polarity of the gate voltage which makes the valve 320 conductive, the switching capacitor 321 serves to start the current in the valve 320 and cut it at the same time in the valve 319-
It is evident that the phase shift of the potential supplied to the booster transformer 312 is determined by the phase shift of the gate potentials supplied by the gate transformer 322, which in turn is determined by the relative values of the impedance of resistor 325. and the reactance 326.
Under these conditions, the bridge circuit 331 is sufficiently unbalanced to maintain a negative voltage on the upper armature of the capacitor 329, such that the valve 328 provides the correct excitation to the saturating winding 327, to maintain the voltage. above phase shift of the gate potential.
In the event that the voltage of circuit 10 drops below normal, due to an increase in load, the imbalance of bridge circuit 331 decreases, so that the negative portential of capacitor 329 decreases correspondingly, thereby increasing the conductivity of valve 328.
Increasing the conductivity of valve 328 has the effect of increasing the saturating current in winding 327 and decreasing the impedance of Reactance 326. A decrease in this impedance tends to advance the phase. of the potential applied to the gate transformer 322, and therefore to bring the potential supplied to the load circuit 10 and to the booster transformer 312, closer to being in phase coincidence with the AC supply potential, which brings back the voltage of the load circuit 10 to normal - Obviously, in case of an increase in the voltage of the load circuit 10, above normal,
the reverse is true-
The voltage adjustment devices described above are of the so-called static adjustment type in which the voltage is not kept exactly constant at a fixed value, but on the contrary is subject to minimal variations within determined limits, from circuit load variations - The characteristic of this setting is that the unbalance of all of the bridge 331 results in an extremely marked variation with respect to the variations
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voltage of circuit 10, which unbalances this bridge - In other words, the imbalance limits of bridge 331 (sensitive to the voltages needed to adjust the impedance phase shifter circuit throughout the operating area,
and therefore adjusting the potential of transformer 312 between boost and drawdown conditions) may correspond to a variation in the voltage of circuit 10 limited to only a few volts. This type of adjustment offers the advantage of an extreme simplicity and rapidity of action
In certain cases, however, it is advantageous to maintain the average voltage of circuit 10 at a very constant value:
this is what enables the device of Fig. 16 to do, which gives the so-called dynamic adjustment, that is to say that the voltage of the flow circuit varies rapidly between two fized voltages located, one at the -above and the other below the normal voltage- The intervals during which the voltage is maintained at its upper value is at its lower value, determine the average voltage of the circuit- With these provisions, the flow circuit and the phase shifter circuit regulating the gates of valves 319 and 320, are the same as in Fig-15- But unlike this figure, the bridge 331 is balanced when the voltage of the circuit) 10 is normal,
so that the adjustment of the bridge changes the polarity when the voltage of the flow circuit passes through the normal valve - With these arrangements, the gate capacitor 329 of Fig. 16 is charged through a circuit comprising the limiting resistor 337 current, the second of a transformer 338 (the primary of which is excited by means of circuit 10) an electric valve 339 and a reactance 336. As in the previous type, a resistor 330 is connected in parallel with the capacitor 329. The valve 339 is provided with an anode, a cathode and a grid and is preferably of the steam type. The unbalance voltage of the bridge 331 energizes the grid of the valve 339, through the transformer control 334 and a negative polarization battery 340.
In this adjustment circuit, the connections are such that the gate potential of the valve 339 is on phase with its anode potential, and the bridge 331 is unbalanced in the positive direction, that is to say when the tones! On applied to circuit 10 exceeds normal
For example, it will be assumed that, under these conditions, the unbalance voltage of the bridge 331 has a meaning such that the gate and anode potentials of the valve 339 are in phase and that the capacitor 329 is charged through this valve, in the desired sense so that the potential of its upper bound
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grows negatively - The voltage of circuit 10 can be kept lowered as seen above, and when it goes through normal, the direction of the potential applied to the gate of valve 339 is reversed,
so that this valve becomes non-conductive- The capacitor 329 now discharges slowly, through the resistor 3.30, so that the gate of the valve 328 becomes more positive, and the voltage of the circuit 10 correspondingly greater- When this voltage rises above normal, the gate polarity of valve 339 is reversed again, and the cycle repeats indefinitely - The constants of capacitor 329 and its load circuit can be chosen such as the voltage of circuit 10 varies between narrow limits and with such a rapidity that no fluctuation in the voltage of the ci? cooked 10.
The average voltage of this circuit obviously depends on the relative duration of the periods during which the voltage is normally higher or lower than the average *
In the event that it is desired to maintain a very precise adjustment of the circuit 10, and if this circuit is not subjected to considerable load variations, the device of FIG. 17 can be given preference. This device is of the so-called "static" type in which, in the event of a voltage deviation from the normal, this voltage is always brought back to the exact value for which the device is set.
With its arrangements, the capacitor charging circuit 329 contains two steam tubes 341 and 342 connected in reverse parallel, so that the capacitor can be charged in either direction by means of the transformer 334 energized using circuit 10- In this case, it is preferable to omit the discharge resistance of the capacitor 329- The adjustment transformer 334 is provided with two secondaries 343 and 344 which are arranged so as to excite the adjustment gates of the valves 341 and 342.
The gates of these valves are excited at the same polarity, from transformer 334, while the corresponding anodes have opposite polarities. Therefore, when the voltage of circuit 10 is lower than normal, the gate potential of a valve is in phase with its anode potential, and the valve is conductive - On the contrary, when my voltage of circuit 10 is higher than normal, it is the other valve which is conductive - When the voltage of circuit 10 is normal, the gate potential of the two valves is zero, it is necessary to use valves with positive gate characteristics or to include, in both gate circuits, a polar battery.
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negative sation,
so that the two valves are non-conductive under these conditions'
Since valve 328 operates with a negative gate potential, the charge of capacitor 329 is kept constant, and neither of valves 341 or 342 is conductive, so that the potential phase shift provided by booster transformer 312 is maintained. constant, so as to maintain the voltage of circuit 10-
It follows from the foregoing indications that, with a voltage of circuit 10 higher than normal, one of the valves (341 or 342) becomes conductive and modifies the potential at the terminals of the capacitor 329 in the desired direction to bring the voltage back to the circuit 10 to normal * On the contrary, when the voltage of circuit 10 varies in the opposite direction,
it is the other valve which becomes conductive and acts on the potential of the capacitor 329 in the opposite direction. The assembly of Fig. 16 offers a similar arrangement of the transformers associated with an adjustment system which does not use the "inverted", but with adjustment means similar to those of Fig.l.
Fig-18 shows an apparatus for maintaining constant the voltage of circuit 10 comprising a booster transformer 411 and controlled rectifier 415 'The transformer 411 is provided with two primaries 412 and 413 and a secondary winding 414 connected in series to the alternating current circuit 10- The controlled rectifier 415 is energized by means of the circuit 10, via a transformer 416 comprising two secondaries 417 and 418- The primary winding 412 of the transformer 411 is adapted so as to be energized by the secondary 418 of the transformer 416, through a valve 420, while the primary 413 is energized by the winding 417,
through a valve 419-
Although these two circuits are shown as having a common point 425 extending from the cathodes of the valves 419 and 420 to the point of connection between the windings 412 and 413, it is obvious that two entirely separate circuits could be used.
In the common connection 423 is inserted a reactance 421 intended to keep the total current of the two circuits practically constant, and a capacitor 422 is connected to the outer terminals of the windings 412 and 413, to improve the waveform at the potential supplied to the circuit 10 through transformer 411, and to provide a female circuit for the secondaries
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412 and 413, when neither of the valves 419 or 420 is conductive.
To adjust the flow rate of the valves 419 and 420, a gate circuit excited by a phase shifter device has been provided, but it is obvious that any equivalent means can be used to obtain a phase shift of the gate potential with respect to at the potential of circuit 10 - The static phase shifter shown has the capacitors 424 and 425 and an impedance 426 in series with these capacitors at the terminals of circuit 10, while the gate circuit of valves 419 and 420 has the opposite halves of the secondary a gate transformer 427 and a current limiting resistor 328. The primary of gate transformer 427 is connected to the terminals of the impedance elements of the static phase shifter circuit,
preferably in the form of the capacitor 425 shown. The phase of the potential applied to the gates of the valves 419 and 420 is adjusted by varying the impedance of the device 426.
This device can include a series transformer, the secondary of which is short-circuited through two valves 443 and 444 which consequently give the device 426 the characteristics of a resistor as in FIG. 1. The connection of the primary of device 426 and valves 443 and 444 is that of a controlled rectifier with the DC circuit, which is an expedient already described above to obtain a variable impedance. The valves 443 and 444 are each provided with an anode, a cathode and a regulating grid and are preferably of the pure electronic discharge and high vacuum type. To regulate their conductivity, one has to. provided for a resistance bridge, sensitive to voltage variations,
whose opposite branches have dissimilar current-resistance characteristics * As: shown here, this bridge comprises two circuits in parallel connected to the terminals of circuit 10 and composed respectively of a resistor 429 and of a ballast lamp 430, and of a resistor 431 and a ballast lamp 432. Resistors 429 and 431 preferably have a very high temperature characteristic.
The constants of this bridge are such that the middle points of two circuits in parallel are practically at the same polarity, when the voltage drops in circuit 10, the bridge is unbalanced in one direction, and if the voltage increases, it is unbalanced in the 'other * A circuit is provided for adjusting the conductivity of valves 443 and 444, circuit comprising a
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secondary of transformer 433 whose primary is energized from circuit 410, resistor 434, capacitor 435 and valves 436 and 437 connected in parallel and in opposition in this circuit. In some cases it has been found desirable introduce variable resistors 438 and 439 into the circuit, with valves 436 and 437 respectively,
to ensure the desired relationship between the intensities of opposite directions passing through the circuit - Bursts 436 and 437 each comprise an anode, a cathode and a control grid, and they are preferably of the steam type - The valve grids 436 and 437 are excited by means of the secondaries 441 and 442 respectively of the transformer 440, the primary of which is connected to the diagonal of the resistance bridge, opposite to that represented by the circuit 10. The gates of the valves 443 and 444 are excited by a voltage derived from the last circuit listed, preferably across capacitor 435.
In order to explain the operation of the device described, it will be assumed that the voltage of circuit 10 is still normal and that the phase of the gate potential of valves 419 and 420 is such that each of these valves is conductive for practically half of the respective half-waves. of the alternating current supplied by the transformer 416.
The rectified currents flowing through the valves 419 and 420 are supplied to the primaries 413 and 412 of the transformer 411- As the current supplied by the valves 419 and 420, in the resistors, would have a waveform corresponding to a series of mutilated sine balances dant the harmonics would disturb the system, if they were supplied directly to the primary of transformer 411, an inductor 421 was introduced in the connection common to the two circuits, to maintain:
practically constant the total current, and make that the current in the two valves offers a roughly rectanugal shape It has also been found that the addition of the capacitor 422, adjusted with the transformer 411 to achieve a natural frequency of oscillations substantially equal to the frequency of circuit 10, tends to eliminate harmonics from the rectangular wave * supplied by the valve circuit and produce a substantially sine wave in the secondary of transformer 411.
In the event of a voltage drop in circuit 10, the resistor bridge becomes unbalanced and a current flows through the primary of transformer 440 in the direction desired to apply an alternating gate potential to the valve 437, in phase with its anode potential. , which makes the valve conductive
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The connection of secondaries 441 and 442 of transformer 440 is such that only one of the valves (436 or 437) is conductive at any given time for any given equilibrium rate of the resistance bridge. The unidirectional current flowing through the circuit comprising the capacitor 435 and the valve 437, lowers the negative potential of the upper armature of the capacitor 435,
which is always charged to a polarity such that this armature is negative - With a less negative voltage applied to the gates of valves 443 and 444 (which have negative characteristics of gate potential) the conductivity of these valves is increased, thus so that the impedance of device 426 decreases correlatively. A decrease in impedance of device 426 (since it has a resistance characteristic) shifts this potential across capacitor 425 with respect to the potential of circuit 10, so that the current is established in the valves 419 -and 420 at an instant closer to the start of the half-wave * The current supplied to the windings 412 and 413 consequently increases,
and the voltage of the secondary winding 414 decreases correspondingly to compensate for the voltage drop of the circuit 10, and therefore to keep the voltage of the feeder constant.
Finally, Fig. 19 indicates a very simple assembly calling for adjustment by an induction regulator similar to that of Figs. 1 and 10, combined with a different arrangement of the series transformer. This assembly comprises a step-up transformer 512 provided with a secondary interconnecting circuits 11 and 10, and a primary connected to the terminals of the circuit. power supply through a reactance 513 and an adjustable impedance transformer 514.
The secondary of transformer 514 is provided with an electrical midpoint connected to the two end terminals of this winding, through valves 515 and 516-
The gates of these valves are connected to the common cathode circuit through the opposing halves of the secondary of a gate transformer 517 whose primary is energized by any suitable source of phase varying alternating potential, such as for example the secondary winding. single-phase 518 of an induction regulator 519. A capacitor 521, connected to the terminals of the secondary of transformer 514 with the reactance 513, constitutes a filter circuit for eliminating the harmonics emanating from circuit 10.
To explain the operation of the device shown, we
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will assume that the voltage of circuit 10 has fallen below normal as a result of an increase in load or for some other cause * The secondary 518 of the regulator 519 rotates in the desired direction to advance the phase of the voltage potentials. gate of valves 516 and 615 with respect to their anode potentials, so that these valves become conductive at an instant nearer to the start of the alternation of anode positivity. The result is that the effective impedance of the valves 515 and 516 decreases and with it the effective impedance of the primary of the transformer 514, so that the current passing through the primary of the booster transformer 512 increases so as to bring the voltage of circuit 10 back to normal. ,
the opposite effects occur if the voltage of circuit 10 increases above normal, element 518 then rotating in the opposite direction * With the type of valve and gate adjustment described above, the current passing through transformer 514 has a series of half-sine waves of opposite polarities, with the initial part of each half-wave escaped, the value of that part of each half-wave, which is suppressed, increasing as the phase of the gate potentials of valves 515 and 516 delay further compared to the anode potentials. This mutilation of the current sinusoidal wave, which would normally pass through transformer 514,
causes the production of high harmonics which would not be without inconvenience if they were allowed to pass through the load circuit * However, the capacitor 521 and the reactance 513, set roughly for the fundamental frequency of the power circuit, allow these harmonics to be eliminated from circuit 10, so that the shape of the current and the voltage is practically sinusoidal on this circuit *
In the embodiments described above this is the adjustment of feeders, but it goes without saying that the same means can be applied to the adjustment of other electrical circuits - although several forms have been shown and described. realization of the invention,
it is obvious that we do not wish to limit ourselves to these particular forms, given simply by way of example and without any rectifying character, and that consequently all the speakers having the same principles and the same object as the provisions indicated above, would as they come within the scope of the invention.