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'Perfectionnements aux électro-aimants et aux circuits d'excitation de ceux-ci.
La présente invention est relative à des électro- aimants en général et concere plus particulièrement la façon dont ces électro-aimants sont actionnés.
Une des difficultés qui se présente lors de l'attraction ou du relâchement d'un électro-aimant est qu'il existe toujours un certain laps de temps entre le moment de l'application du courant à l'électro-aimant et son attraction et entre la suppression du courant et son relâchement du fait de la self-induction de l'en- roulement ou des enroulements de l'électro-aimant.
Cela signifie que l'attraction et le relâchement de l'électro- aimant ne suit pas im@édiate@@nt la fermeture ou l'ouver-
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ture du circuitd'excitation et il s'ensuit qu'une limite est donnée pour la durée pendant laquelle le circuit
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d'excitation est fer..'-é afin d'assurer un fonctionnement correct clc 1 T.:Ctr O-a'!:.¯:ar?'t, Ce dernier point a une 1...ç>ox<lancc particulière dans les cas où le circuit d'ex- citation esc C s0Llel.i0mt férue pendant une courte période Uc.. temos co:.¯e c' G2t le cas pour le fonctionnement des électro-aimants de commutateurs dans les systèmes de téléphonie auoi.:atic;
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Le but de l'invention est de fournir un électro- aimant etun circuit d'excitation correspondant qui soient
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CO..1.;iL'; de telle façon que les retards au fonctionne- ment indiqués ci-dessus soient réduits afin que l'électro-
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,ai...r. suive àe plus près la fermeture et l'ouverture du circuit d'excitation et qu'il s'ensuive une réduction ,Le 10.
JXLI'e de fermsture du circuit d'excitation tout en ¯, -da.a un foncLlon:.-10E811'G correst de l'électro-aimant. suivant l'invention 1'électro-aimantet le circuit d'excitation qui y correspond sont conçus de telle façon que lorsde la fermeture du circuit d' exci- -cation le courant qui passe à travers 1'électro-aimant
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a;,..=er. rc.piû0Llcnt jusqu'à ce que l'électro-aimant attire et provoque l'insertion d'une résistance dans le circuit d'excitation de manière à réduire le courant à une valeur dépassant légèrement celle pour laquelle 1'électro-aimant relâche afin que lors de l'ouverture ou de la fermeture
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à5.i<c.Lii.t d'excitation 1'électro-aimant attire ou re- lâche avec un retard au fonctionnement minimum.
L'augmentation rapide du courant dans l'électro-
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L:! ¯.-.I¯t est obtenue en diminuant la résistance du circuit afin que le courant tende vers une valeur beaucoup plus
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,;> &.À:11<; que celle (:ni est n':;co8saire pour faire attirer
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1'électro-aimant et par conséquent vers une valeur excessive si l'insertion d'une résistance lorsde l'at- traction de 1'électro-aimant n'empêchait pas l'augmenta- tion du courant de dépasser la valeur nécessaire au fonc- tionnement de 1'électro-aimant.
L'invention trouve une application particulière au fonctionnement des commutateurs pas à pas tels qu'on les utilise dans les systèmes de téléphonie automatique, des commutateurs de ce genre comprenant une couronne semi-circulaire suivant laquelle sont disposés des con- tacts de banc et des balais disposés pour passer sur ces contacts par rotation afin d'établir un contact suc- cessif avec les différents contacts de chaque banc. Les balais sont entraînés dans leur rotation par un système de cliquet et roue à rochet commandé par un électro-aimant.
L'invention sera mieux comprise d'après la description suivante de l'application de l'invention à un commutateur pas à pas de ce genre se rapportant aux plans ci-joints comprenant les figures 1 à 3.
La fig. 1 représente le circuit d'excitation ordinaire de 1'électro-aimant.
La fig. 2 représente le circuit d'excitation d'après l'invention et la fig. 3 représente la courbe caractéristique du courant en fonction du temps pour une des bobines de l'électro-aimant figuré dans les circuits représentés aux fig, 1 et 2.
Nous référant à la fig. l qui représente le circuit d'excitation ordinaire de 1'électro-aimant, le contact al d'excitation extérieur à 1'électro-aimant est relié à travers les bobines d'électro-aimant DM en série au négatif de la batterie en:;:';. Un dispositif
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¯,;>.=é. -étincelles CO',,)h;":Ll1t. un condensateur C et une ;:
. ::;.Lstl2.'1Ce 5x iii=t G 0. aicLiper l'énergie e1i1!:asasin# clans les bobines lorsque le contact al s'ouvre, 1n util-uant se circuit avec une batterie de 3Q volts environ on tl'oUv0.'L1.e la période J.'excitation doit être de plus de 1. j millisecondes avant que le com:matateur sc mette à avancer, ce facteur ayant une influence directe sur la vitesse de fonction'.errent. Il y a également une limite
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ï7.ï:U.?'e pour la é# u;:.:x?1 d'excitation qui peut s'exprimer on pourcent de la période de temps désirée. i/ans 1::;, rie;
. qui représente un circuit d'après l'invention le contactd'excitation extérieur al est relié au négatif de la batterie en il à travers les deux bobines
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".1... ,la 1 t é-! eci.ro-ai c...nt en parallèle et à travers les con- .ioe.cts .a de 1'électro-aimant.
Le dispositif ordinaire de pare -étincelles pour le contact al comprenant un condensateur C et une résistance R est connecté comme
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1-1 est indiqué, et un dispositif pare -étincelles supplé- mentaire comprenant le condensateur Cl et la résistance ail est con:.octé aux bornes des contacts D pour absorber l'énergie emmagasinée dans les bobines lorsque le commu- tateur attire et ouvre ses contacts D. Une résistance r connectée aux bornes des contacts D est introduite dans le circuit lorsque 1'électro-aimant attire.
Puisque les bobines de 1'électro-aimant sont connectées en parallèle on remarquera que la self-induction globale et la résistance des bobines de 1'électro-aimant
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sont chacune réduites a,,,:;rox¯imativeraent au quart de leur valeurs tandis que le ts.u::
d'augmentation du courant dans chacune des bobines est a proyi::ativernent doublé puisque la valeur maximum que l'on peut atteindre est doublée, de telle sorte que le retard, au fonctionnement nécessaire
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pour atteindre les conditions dans lesquelles l'attraction peut's'opérer sera réduit au moins de moitié, et dépendra de la grandeur relative des ampère-tours d'attraction aux ampère-tours maximum.
Lorsque la palette d'armature attire dans ces conditions les contacts D de 1'électro- aimant s'ouvrent et réduisent la valeur du courant cir- culant dans 1'électro-aimant jusqu'à ce qu'elle soit seulement suffisante pour maintenir la palette d'armature dans sa position de travail et, ainsi qu'on sait, cette valeur est de beaucoup inférieure à celle nécessaire pour produire l'attraction avec ce type de circuit magné- tique. Quand le contact extérieur s'ouvre il suffit à la valeur réduite du nombre d'ampère-tours de diminuer légèrement pour atteindrela valeur correspondant au courant de relâchement, de telle sorte que le retard au relâchement soit diminué.
De cette façon on remarque que le retard au fonctionnement aussi bien à l'attraction qu'au relâchement peut être sensiblement réduitsans aucune modification mécanique.
Nous référant à la fig. 3 on y voit représentée la courbe caractéristique du courant en fonction du temps pour une des bobines de 1'électro-aimant. Supposons qu'à l'instant t égala. 0 le contact al se ferme et que l'aug- mentation du courant se produise suivant la courbe indi- quée et supposons que le contact al s'ouvre au temps t égal à T et que la chute du courant se passe suivant la courbe indiquée, en ne tenant pas compte des oscillations des circuits par étincelles.
Si le circuit estconnecté de la façon représentée à la fig. 1 la courbe d'augmenta- tion du courant sera celle indiquée par la flèche unique et tendra vers la limite I indiquée par la ligne a-b. Cette courbe passe par la valeur du courant correspondant à
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l'attraction de 1'électro-aimant et indiquée par la ligne c-d. @u @@.ps @ + t@ l'élétro-aimant $relâche (on négligeant l'inertie mécanique) la valeur du courant ,;Jour laquelle ce relâchement se produit étant indiqué par la ligne g-h.
La courbe pour le circuit représenté à la fig. 2est indiquée par une double flèche et put s qu'avec ce sys berne de connexion le courant maximum par bobine est doublée le taux initial d'augmentation du courant sera doublé, et après un temps t2 le courant de fonc- tionnement sera atteint pour chacune des bobines et l'électro-aimant en attirant ouvrira ses contacts D pour introduire la résistance r dans le circuit, le courant retombant de ce fait à une valeur se rapprochant du courant nécessaire au maintien de l'attraction tout @n resta@t naturellement supérieur à la valeur pour laquelle ce maintien est assuré,
La valeur du courant de maintien d'attraction est indiquée par la ligne e-f.
Lorsque al s'ouvre ce courant diminuera et passera par la valeur du courant de relâchemen au temps t. ùn voit d'après la figure que t2 est au plus égal à la moitié de tl et qu'il peut être beaucoup moindre que cette moitié suivant le rapport qui existe entre lecourant d'attraction et le courant final que l'on atteint normalement. On voit également que t4 est beaucoup plus petit que t3 et dépend des valeurs relatives du courant d'attraction, de maintien d'attraction et de relâchement; ce rapport est généralement de l'ordre de un demi avec ce type de circuit magnétique.
Four un commutateur ayant deux bobines d'élec- tro-aimant d'une résistance de @7,5 ohms chacune et connectées en une résistance de 100 à 500 ohms
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connectée aux bornes des contacts de l'électro-aimant de la manière indiquée ci-dessus, est nécessaire pour assurer le fonctionnement pas à pas correct avec une batterie de 50 volts.
De plus on remarquera qu'une économie consi- dérable dans la consommation du courant de la batterie sera obtenue lors du fonctionnement pas à pas sous l'action des impulsions d'une durée légèrement supérieure au re- tard au fonctionnement, et que par conséquent la chaleur . il qui/est nécessaire de dissiper sera considérablement di- minuée et que la vie des bobines de l'électro-aimant sera par conséquent prolongée. En outre lors d'un dérangement si l'électro-aimant est maintenu excité pendant un temps relativement long le dispositif fait fonction de protection pour éviter que les bobines ne brûlent, puisque le courant est réduit à des valeurs de beaucoup inférieures à celles qu'il atteindrait normalement.
En ce qui concerne l'économie du courant con- sommé à la batterie les longueurs dtimpulsions de fonc- tionnement minimum auèdelà desquelles on peut réaliser une économie varient d'environ 40 millisecondes à 20 milli- secondes suivant que la résistance aux bornes du contact de l'électro-aimant varie de 100 à 300 ohms. Si les lon- gueurs d'impulsions dépassent ces valeurs une économie du courant de consommation de la batterie augmente de telle sorte qu'avec une longueur d'impulsions de 70 milli- secondes elle varie de 20% à 60% suivant que la résistance varie de 100 à 300 ohms.
En ce qui concerne la réduction de la dissipation de chaleur lorsque le commutateur fonctionne continuelle- ment à la vitesse de dix impulsions par seconde, l'augmen- tation de température pour les bobines de 1'électro-aimant
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varie de 1/5 à 1/3 de l'augmentation de température pour le circuit ordinaire, alors que pour des conditions de maintien sous courant d'une façon permanente l'aug- mentation de température varie d'environ 6 C à 20 C suivant la valeur du courant de maintien de l'attraction, comparée avec le brûlage naissant des bobines dans les conditions normales.
Le courant total maximum initial circulant dans le circuit de la fig. 2 est double du courant
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' 1 ;-1.ti<,ction àe la fin. 1 mais ne peut pas être beaucoup plus grand que le courant maximum admissible pour la fig. 1 et dépend du rapport du courant de fonctionnement au courant admissible de la fig. 1.
Il est à remarquer que bien que l'invention ait été décrite par rapport à un commutateur ayant un mouvement dans une seule direction, l'invention peut
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al:.:er¯t s 'a;yl iquer aux circuit d'un électro-aimant d'un commutateur ayant desouvements dans deux direc- -cion--, par exemple, un mouvement vertical et un mouve- ment de rotation comme 'est le cas dans les commutateurs à ascension et rotation utilisés dans les systèmes de téléphonie automatique.