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Convertisseur de courant continu en courant alternatif.
L'invention concerne les convertisseurs et plus particulièrement les dispositifs servant à transformer le courant continu en courant alternatif. Ces dispositifs ont pour objet de transformer le courant continu dont on dispose en un courant d'une forme quelconque choisie compatible avec la transformation de tension possible, c'est-à-dire de transformer un courant s'écoulant d'une manière continue et uniforme en un courant périodiquement variable suivant un certain rythme.
Les dispositifs destinés à transformer un courant continu en un courant alternatif peuvent servir, à titre d'exemple à engendrer la tension d'anode des appareils radiophoniques récepteurs des autocars ou autres appareils récepteurs ou transmetteurs sans fil mobiles. Le fonctionnement des convertisseurs du courant continu en courant alternatif en usage jusqu'à présent dans les applications précitées sont basés sur le principe du convertisseur à pendule ,
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d'après lequel un pendule ou lame vibrante vibre, soit à sa fréquence propre sous l'action d'une bobine électromagnétique coopérant avec un contact interrupteur automatique, soit au rythme d'un courant alternatif qu'on fait passer dans le dispositif.
Le pendule ou la lame vibrante, qui vibrent de cette manière, ouvrent et ferment alternativement des contacts de façon à couper le courant continu passant dans le dispositif et à le faire passer par intermittences dans un sens ou dans l'autre dans l'enroulement primaire d'un transformateur, qui engendre une tension alternative dans l'enroulement secondaire. Ce type d'appareil a un inconvénient résultant du fait que les contacts oscillants sont souvent dété riorés par les étincelles inévitables et de plus que la fermeture et l'ouverture brusques et instantanées des contacts ont pour effet de faire prendre à la courbe ondulée du courant alternatif ainsi produit une forme par trop différente de la forme sinusoïdale, de sorte qu'un dispositif coûteux est nécessaire pour lui donner une forme plus adoucie.
Les difficultés précitées auxquelles donnent lieu les dispositifs connus de ce type sont évitées par le nouveau convertisseur de courant continu en courant alternatif suivant l'invention.
La transformation de l'énergie du courant continu en énergie de courant alternatif, suivant l'invention est basée sur la variation connue de résistance qui se produit lorsqu'on fait subir à plusieurs petits disques ou plaques de charbon appliqués l'un contre l'autre un effort de compression variable par l'action d'une armature vibrante. L'armature destinée à contrôler l'énergie électrique du dispositif est mise en mouvement suivant l'invention par le courant alternatif d'un circuit électrique oscillant dont l'énergie oscillatoire est appliquée à la portion vibrante du convertisseur de courant continu en courant alternatif.
L'invention sera plus facile à comprendre d'après la description qui en est donnée ci-après, avec l'unique figure ciannexée à l'appui qui représente schématiquement le dispositif
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selon l'invention.
Sur cette figure, un noyau ou culasse en fer feuilleté supporte deux enroulements b et c, qui sont réunis à une source de courant continu, de façon à engendrer un champ magnétique entre les deux pièces polaires N et S. Une armature e, également en fer feuilleté est placée entre les deux pièces polaires et montée à pivotement au point'±. Un autre enroulement f connecté en série avec un condensateur K et avec l'enroulement secondaire s d'un transformateur T est enroulé sur l'armature e. Une languette g est réunie électriquement avec l'extrémité libre de 1'armature !. qui se trouve du côté opposé au pivot d.
De chaque côté de la,languette vibrante g se trouve une série de plusieurs petits disques ou plaques h et h' en charbon, dont les faces principales sont en contact l'une avec l'autre.
Les disques individuels en charbon de chaque série sont montés respectivement dans des éléments en forme de cuvettes k, n et k', n'. Les extrémités libres de lames de ressort i, i', placées de chaque côté des séries de disques en charbon sont destinées à exercer sur les séries de disques une pression donnée, dirigée vers la languette g, de façon à maintenir ces disques dans leurs positions relatives. Des brides ou écrous u, u' coopérant avec des boulons o, o' servent de chaque côté à régler la pression sur les disques en carbone entre la lame de ressort correspondante et la languette g. Les extrémités fixes des lames de ressort i, i' sont réunies aux extrémités de l'enroulement primaire p du transformateur T.
Le milieu de l'enroulement primaire p et la languette g, celle-ci par l'intermédiaire de l'armature e et du pivot d, sont réunis à la source de courant continu. on comprend facilement que 1'électro-aimant de l'appareil convertisseur peut être remplacé par un aimant permanent en acier.
Lorsque le convertisseur du courant continu en courant alternatif est branché sur une source de courant continu, l'aimantation alternative du dispositif électro-magnétique qui en résulte fait
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vibrer l'armature e., montée à pivotement. Les efforts mécaniques ainsi produits sont reçus alternativement par les lames de ressort i et i', de sorte que tout le dispositif forme un circuit oscillant fonctionnant avec une amplitude oscillatoire constante.
Le condensateur K est calculé de façon que le circuit formé par ce condensateur et l'enroulement inductif f constitue un dispositif capable d'osciller en résonance de tension avec la tension alternative secondaire. Le courant alternatif passant dans l'enroulement est donc en phase avec la tension secondaire du transformateur.
Par exemple, si l'armature se déplace vers la droite vers le pôle sud S sous l'influence de l'aimantation alternative, les disques en charbon du côté droit subissent une compression de sorte que la résistance ohmique du groupe de disques diminue graduellement. L'intensité du courant augmente proportionnellement à cette diminution de résistance dans le circuit établi entre le pôle positif de la batterie, le pivot d, l'armature e, la languette g, les disques en charbon h', la lame de ressort i', la moitié de droite de l'enroulement primaire du transformateur T et le pôle négatif de la batterie. Ce courant atteint son intensité maximum au moment où la languette g de l'armature vibrante e. exerce son effort de compression maximum sur les disques en charbon.
Mais à ce moment la tension induite dans l'enroulement secondaire devient nulle. Comme le circuit qui contient le condensateur K et l'enroulement est en résonance avec la tension secondaire, ainsi qu'il a été dit précédemment, le courant dans l'enroulement est également nul. La force d'attraction diminue donc en permettant à l'armature de revenir dans sa position normale.
Le courant continu passant dans l'enroulement p diminue, tandis que la tension secondaire et le courant passant dans l'enroulement! changent de sens et augmentent, de sorte que l'armature est attirée de l'autre côté, c'est-à-dire par le pôle nord N.
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Dès que l'armature a dépassé sa position moyenne, les disques en charbon du côté gauche sont comprimés. Le courant dans l'enroulement primaire change de sens et son intensité augmente graduellement. Le sens du courant passant dans l'enroulement f pendant ce cycle est le même que pendant les cycles décrits précédemment, puisque le sens du courant dans l'enroulement primaire a également changé, en raison du sens inverse de l'enroulement.
L'intensité du courant dans l'enroulement f diminue de nouveau graduellement jusqu'à zéro, valeur qu'elle atteint lorsque l'armature est venue dans sa position extrême du côté gauche, puis l'armature,revient vers la droite en recommençant ainsi un nouveau cycle de fonctionnement. Le courant de charge qu'on déaire est emprunté à l'enroulement secondaire s du transformateur T et redressé de nouveau d'une manière connue quelconque.
Etant donné que l'armature n'effectue que des vibrations contraintes sous l'action de la fréquence alternative appliquée à l'enroulement f on peut faire varier la fréquence de la languette g entre certaines limites en faisant varier la capacité K.
Avant de mettre en marche le convertisseur de courant continu en courant alternatif décrit ci-dessus, il convient de régler l'armature de façon que les disques en charbon s'appliquent seulement l'un contre l'autre sans exercer aucune pression. Ce point a une grande importance au point de vue d'un fonctionnement sans étincelles et sans bruits désagréables.
Des essais ont montré que des disques en charbon dur étaient particulièrement aptes à résister aux efforts mis en jeu pendant la marche de l'appareil. Le nombre des disques en charbon de chaque groupe dépend de la tension appliquée à l'appareil. Des recherches effectuées par la demanderesse ont montré que le fonctionnement de l'appareil était satisfaisant avec des disques en charbon de 10 mm, de diamètre sous une charge de 5 ampères.
On peut réaliser un démarrage certain, précis et automatique de l'appareil sans l'aide de moyens supplémentaires quelconques
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en donnant un réglage légèrement dissymétrique aux deux lames de ressort i et i'. La position relative dans l'espace du convertisseur de courant continu en courant alternatif suivant l'invention n'a aucune importance au point de vue de l'exactitude de son fonctionnement. En raison de l'augmentation et de la diminution graduelles du courant sous l'action de la compression et de la décompression des groupes de disques en charbon, la courbe du courant alternatif induit dans l'enroulement secondaire a une forme se conformant dans une large mesure aux oscillations de forme sinusoïdale.
Par conséquent, il suffit de moyens relativement simples pour adoucir ultérieurement la forme de cette courbe et obtenir le courant continu légèrement ondulé cherché.
L'appareil suivant l'invention fonctionne pratiquement sans étincelles en ne donnant lieu à aucun parasite susceptible de gêner les transmissions radiophoniques. L'infusibilité du charbon rend impossible le collage des surfaces de contact des disques en charbon.
REVENDICATIONS.
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Direct current to alternating current converter.
The invention relates to converters and more particularly to devices for converting direct current into alternating current. The object of these devices is to transform the direct current available into a current of any chosen form compatible with the possible voltage transformation, that is to say to transform a current flowing in a continuous manner and uniform in a periodically variable current at a certain rate.
The devices intended to transform a direct current into an alternating current can be used, by way of example, to generate the anode voltage of the radio receivers of coaches or of other receivers or mobile wireless transmitters. The operation of converters from direct current to alternating current in use until now in the aforementioned applications are based on the principle of the pendulum converter,
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according to which a pendulum or vibrating blade vibrates, either at its own frequency under the action of an electromagnetic coil cooperating with an automatic switch contact, or at the rate of an alternating current which is passed through the device.
The pendulum or the vibrating blade, which vibrates in this way, alternately open and close contacts so as to cut off the direct current flowing through the device and to cause it to pass intermittently in one direction or the other in the primary winding of a transformer, which generates an alternating voltage in the secondary winding. This type of device has a drawback resulting from the fact that the oscillating contacts are often deteriorated by the inevitable sparks and moreover that the sudden and instantaneous closing and opening of the contacts have the effect of causing the wavy curve of the current to take. alternative thus produces a shape which is too different from the sinusoidal shape, so that an expensive device is necessary to give it a more softened shape.
The aforementioned difficulties to which known devices of this type give rise are avoided by the new direct current to alternating current converter according to the invention.
The transformation of the energy of direct current into alternating current energy, according to the invention is based on the known variation of resistance which occurs when several small discs or plates of carbon are subjected to applied against each other. another a variable compressive force by the action of a vibrating armature. The armature intended to control the electrical energy of the device is set in motion according to the invention by the alternating current of an oscillating electrical circuit, the oscillatory energy of which is applied to the vibrating portion of the direct current to alternating current converter.
The invention will be easier to understand from the description which is given below, with the single figure attached to the support which diagrammatically represents the device.
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according to the invention.
In this figure, a core or yoke in laminated iron supports two windings b and c, which are joined to a direct current source, so as to generate a magnetic field between the two pole pieces N and S. An armature e, also in Laminated iron is placed between the two pole pieces and pivotally mounted at the '± point. Another winding f connected in series with a capacitor K and with the secondary winding s of a transformer T is wound on the armature e. A tongue g is electrically united with the free end of the armature !. which is on the side opposite the pivot d.
On either side of the vibrating tab g is a series of several small carbon discs or h and h 'plates, the main faces of which are in contact with each other.
The individual carbon disks of each series are respectively mounted in cup-shaped elements k, n and k ', n'. The free ends of leaf springs i, i ', placed on each side of the series of carbon discs are intended to exert on the series of discs a given pressure, directed towards the tongue g, so as to maintain these discs in their positions relative. Flanges or nuts u, u 'cooperating with bolts o, o' serve on each side to adjust the pressure on the carbon discs between the corresponding leaf spring and the tongue g. The fixed ends of the leaf springs i, i 'are joined to the ends of the primary winding p of the transformer T.
The middle of the primary winding p and the tongue g, the latter via the armature e and the pivot d, are joined to the direct current source. it is easily understood that the electromagnet of the converter apparatus can be replaced by a permanent steel magnet.
When the converter from direct current to alternating current is connected to a direct current source, the alternating magnetization of the resulting electromagnetic device makes
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vibrate the armature e., pivotally mounted. The mechanical forces thus produced are received alternately by the leaf springs i and i ', so that the entire device forms an oscillating circuit operating with a constant oscillatory amplitude.
The capacitor K is calculated so that the circuit formed by this capacitor and the inductive winding f constitutes a device capable of oscillating in voltage resonance with the secondary alternating voltage. The alternating current flowing through the winding is therefore in phase with the secondary voltage of the transformer.
For example, if the armature moves to the right towards the south pole S under the influence of alternating magnetization, the carbon disks on the right side are compressed so that the ohmic resistance of the disk group gradually decreases. The intensity of the current increases in proportion to this decrease in resistance in the circuit established between the positive pole of the battery, the pivot d, the armature e, the tongue g, the carbon discs h ', the leaf spring i' , the right half of the primary winding of the transformer T and the negative pole of the battery. This current reaches its maximum intensity when the tab g of the vibrating armature e. exerts its maximum compression force on the carbon discs.
But at this moment the voltage induced in the secondary winding becomes zero. Since the circuit which contains the capacitor K and the winding is in resonance with the secondary voltage, as was said before, the current in the winding is also zero. The force of attraction therefore decreases by allowing the reinforcement to return to its normal position.
The direct current flowing through the winding p decreases, while the secondary voltage and the current flowing through the winding! change direction and increase, so that the armature is attracted to the other side, that is, to the north pole N.
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As soon as the frame has passed its middle position, the carbon discs on the left side are compressed. The current in the primary winding changes direction and its intensity gradually increases. The direction of the current flowing through the winding f during this cycle is the same as during the cycles described above, since the direction of the current in the primary winding has also changed, due to the reverse direction of the winding.
The intensity of the current in the winding f decreases again gradually to zero, a value that it reaches when the armature has come to its extreme position on the left side, then the armature returns to the right, starting again thus a new operating cycle. The load current which is to be removed is taken from the secondary winding s of the transformer T and rectified again in any known manner.
Since the armature only performs vibrations under the action of the alternating frequency applied to the winding f, the frequency of the tongue g can be varied between certain limits by varying the capacitance K.
Before starting up the DC to AC converter described above, the armature should be adjusted so that the carbon discs only rest against each other without exerting any pressure. This point is of great importance from the point of view of operation without sparks and without unpleasant noises.
Tests have shown that hard carbon disks were particularly able to withstand the forces brought into play during operation of the apparatus. The number of carbon discs in each group depends on the voltage applied to the device. Research carried out by the Applicant has shown that the operation of the apparatus was satisfactory with carbon discs of 10 mm, in diameter under a load of 5 amps.
A certain, precise and automatic start of the device can be achieved without the aid of any additional means
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by giving a slightly asymmetrical adjustment to the two leaf springs i and i '. The relative position in space of the direct current to alternating current converter according to the invention is of no importance from the point of view of the correctness of its operation. Due to the gradual increase and decrease in current under the action of compression and decompression of the coal disk groups, the curve of the alternating current induced in the secondary winding has a shape conforming to a wide measurement at sinusoidal oscillations.
Consequently, relatively simple means are sufficient to subsequently smooth the shape of this curve and obtain the desired slightly wavy direct current.
The apparatus according to the invention operates practically without sparks while giving rise to no interference liable to interfere with the radio transmissions. The infusibility of the carbon makes it impossible to bond the contact surfaces of the carbon discs.
CLAIMS.
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