<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif d'alimentation d'un appareil consommateur de courant alternatif au moyen d'un secteur à courant continu.
L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation d'un appareil consommateur de courant alternatif au moyen d'un secteur à courant continu, ce dispositif comportant un conver- tisseur à armature oscillante et un transformateur branché sur celui-ci*
Actuellement,, particulièrement à cause de leur faibles encombrement et poids les convertisseurs de ce genre sont uti- lisés dans de nombreux cas pour l'alimentation d'un récepteur' de T.S.F. par un.secteur de courant continu ou par une batterie.
Toutefois, les dispositifs connus présentent le grave @
<Desc/Clms Page number 2>
inconvénient que la durée utile du convertisseur à armature oscillante est relativement courte, notamment du fait que les contacts du convertisseur qui servent à inverser périodiquement le sens du courant circulant dans l'enroulement primaire du transformateur, sont détruits en relativement peu de temps.
On sait que cette destruction est due à l'arc qui se produit entre les contacts interrupteurs lors de l'ouverture, et souvent aussi lors de la fermeture de ceux-ci.
En général, en vue de la suppression de cet arc, on branche un condensateur en parallèle avec les contacts interrupteurs. La formation d'un arc en régime normal est pra- tiquement empêchée par ce moyen, néanmoins les contacts sont détruits dans un temps relativement court.
L'invention se rapporte à un dispositif spécial du genre précité, ce dispositif permettant une augmentation notable de le' durée des contacts.
Conformément a l'invention l'un au moins des conducteurs d'amenée de. courant du dispositif comprend l'enroulement d'excitation d'un relais coupant l'un des conducteurs d'amenée lorsqu'une surcharge de courant se produit.
De préférence, la somme des délais d'enclenchement et de désenclenchement du relais est inférieure à la période d'oscillation propre de l'organe de contact du convertisseur à armature oscillante.
Pour mieux faire comprendre l'invention on va exposer d'abord les considérations sur lesquelles l'invention est basée.
La societé demanderesse a trouvé que dans les dispositifs convertisseurs connus du genre précité des surcharges de courant très intenses et de courte durée se produisent, notamment à la fin d'une periode, à l'instant où les deux contacts du convertisseur à armature oscillants se touchent. Ces
<Desc/Clms Page number 3>
surcharges de courant donnent lieu, lors de l'ouverture du circuit, à une forte production d'arcs capables de détruire les contacts, même en l'absence d'une production d'arcs en régime normal.
La société demanderesse a. trouvé que le procédé déjà connu rappelé plus haut suffit pour supprimer la production d'arcs en régime normal, mais qu'elle ne suffit pas pour la suppression des arcs produits par les surcharges de courant.
Ces surcharges de courant peuvent.se produire pour les raisons suivantes:
En régime normal du convertisseur un flux magnétique d'intensité déterminée et de sens alternatif est produit dans le transformateur, la grandeur maximum du flux qui traverse le noyau dans un' sens étant en principe égale à celle du flux qui traverse le noyau en, sens opposé.
Si toutefois, par suite de conditions spéciales, l'une des demi-périodes, par exemple une demi-période négative du courant alternatif qui circule dans l'enroulement primaire du transformateur, ne se produit pas, ou ne se produit que partiellement, la demi-période positive suivante du courant primaire produira., par suite de la rémanence magnétique du fer du noyau, un flux dont la grandeur maximum surpasse considérablement la grandeur qui existe en régime normal. Ce phénomène est accompagné, particulièrement par suite de la saturation du fer du noyau, d'une augmentation considérable du courant d'aimantation, ainsi que de la quantité d'énergie accumulée dans le transformateur durant une période d'excitation.
Il en résulte que l'énergie magnétique éventuellement accumulée dans le transformateur donne naissance, lors de l'ouverture du circuit primaire, à un arc particulièrement intense, ce qui peut causer une destruction relativement rapide des contacts du convertisseur à armature oscillante.
<Desc/Clms Page number 4>
Cette aimantation spéciale du noyau du transformateur se produit très souvent lors de la mise en circuit du convertisseur, et notamment du fait que d'abord l'organe de contact oscillant ferme le même contact interrupteur à plusieurs reprises, de sorte que plusieurs impulsions de courant successives de même polarité circulent dans l'enroulement primaire.
En régime normal il est également possible qu'une demi-période du courant primaire ne se produise pas, ou ne se produise que partiellement, la production d'un contact irréprochable étant empêchée par le fait qu'une particule de poussière ou autre matière tombe entre une paire de contacts, ou qu'une inégalité se forme sur l'une des surfaces de contact.
Enfin, une surcharge de courant peut aussi se produire d'une autre manière dans les convertisseurs à armature oscillante qui sont trèssouvent utilisés actuellement comme contacts inverseurs.
On sait que dans les convertisseurs de ce genre les conducteurs d'amenée de courant sont respectivement connectés à un organe de contact oscillant qui se déplace entre une paire de contacts reliés aux extrémités de l'enroulement primaire du transformateur.
Dans le cas où les deux organes de contact oscillants ne sont pas animés d'un mouvement oscillant de phase exactement concordante, il peut arriver que les deux conducteurs d'amenée sont directement connectés l'un à l'autre.
Le court circuit qui se produit dans ce cas donne naissance à une surcharge de courant très intense, ce qui peut produire un arc également intense, lors de la suppression du court circuit.
L'application de la disposition selon l'invention permet de supprimer les surcharges de courant intenses, et
<Desc/Clms Page number 5>
leur influence destructive sur les contacts du convertisseur, qui sont dues aux conditions spéciales précitées.
La description qui va, suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention est réalisée,, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin, faisant bien entendu, partie de celle-ci.
Les figs. 1 et 2 représentent schématiquement des modes d'exécution du circuit objet de l'invention, et la fig. 3 montre un diagramme du courant primaire du transformateur, en fonction du temps, permettant de rendre plus clair le fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Sur les figs. 1 et 2 les parties analogues sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
Sur la fig.l, 1 sont lesbornes d'un dispositif convertisseur qui alimente l'appareil consommateur 31 en empruntant son énergie à un secteur à courant continu: Le conducteur d'amenée de courant 2 du dispositif est relié à un organe de contact 3 d'un convertisseur à armature oscillante, cet organe étant susceptible d'être mis en oscillation, de façon à osciller, en régime normal, entre les contacts fixes 4 et 5. De ce fait,le conducteur d'amenée 2 est alternativement relié à l'une ou à l'autre des extrémités de l'enroulement primaire 6 d'un transformateur 7, à l'enroulement second.aire duquel l'appareil consommateur 31 est relié.. L'enroulement primaire comporte un branchement central qui est relié au conducteur d'amenée 9.
Chaque fois que l'organe de contact oscillant vient en contact avec 4 ou avec 5, l'une ou l'autre moitié de l'en- roulement primaire est parcourue par un courant continu et, de ce fait, le noyau est aimanté dans un sens ou dans l'autre.
Afin de supprimer les arcs qui se produisent en régime normal, lors de l'ouverture ou de la fermeture des contacts interrup-
<Desc/Clms Page number 6>
teurs, ceux-ci sont shuntés par les condensateurs 10 et 11.
Conformément à l'invention, l'enroulement d'excitation 13 d'un relais 12 est intercalé dans le conducteur d'amenée de courant 2, ce relsis coupant le conducteur d'amenée de courant lors de la production d'une surcharge de courant, au moyen du contact de repos 14, ce qui empêche la production d'un arc intense entre les contacts du convertisseur à armature oscillante.
Le mode d'exécution de la fig. 2 montre un dispositif qui comporte un convertisseur à armature oscillante formant contact inverseur. Les conducteurs d'amenée de courant 2 et 9 sont respectivement connectés à des organes de contact oscillants15 et 16 qui oscillent entre les contacts fixes 17, 18 et 19, 20. Les contacts 17 et 20 sont connectés à l'une des extrémités de l'enroulement primaire 6, les contacts 18 et 19 à l'autre. De ce fait, le courant qui circule dans l'enroulement primaire entier, est périodiquement inversé en régime normal du convertisseur.
Selon ce mode d'exécution le relais de surcharge comporte un enroulement d'excitation constitué par deux enroulements qui sont respectivement intercalés dans les conducteurs d'amenée de courant 2 et 9. Cette disposition permet de supprimer les tensions perturbatrices de la source de couFont d'alimentation éventuellement produites lors du fonctionnement du convertisseur à armature oscillante.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est expliqué en regard de la fig.3 qui représente à titre d'exemple, un diagramme du courant qui circule dans l'enrou- lement primaire du transformateur, en fonction du temps. Ce diagramme montre le courant Ip qui circule dans 1.' enroulement primaire pendant quatre périodes d'oscillation consécutives de durée T, de l'organe de contact du convertisseur. Les demi-
<Desc/Clms Page number 7>
périodes positives et négatives qui se produisent en régime normal sont numérotées sans interruption de 23 à 30 et elles sont représentées partiellement en traits interrompus.
L'intensité du courant primaire comprend deux composantes, comme indiqué pour la demi-période positive 23, c'est-à-dire une composante Ir dont la grandeur dépend de la grandeur de la résistance de charge et qui présente la même grandeur pendant la durée entière de la demi-période, et une seconde composante lo qui correspond au courant d'aimantation, et dont la grandeur s'accroît selon une fonction exponentielle pendant une demi-période. Im indique 1.'intensité du courant primaire à laquelle le relaisde surcharge intervient.
En régime normal (demi-périodes 23, 24, 25) le contact du relais 14 est fermé, du fait que le courant primaire n'atteint la valeur requise pour le fonctionnement du relais que pendant un temps très court, ou pas du tout. Mais si la demi-période négative 26 ne se produit pas, pour l'une des causes précitées, le courant d'aimantation présentera une intensité qui dépasse celle du régime normal, par suite des qualités de rémanence du fer du noyau, au commencement de la demi-période positive suivante 27 du courant d'aimantation.
Etant donné que le courant d'aimantation s'accroît selon une courbe exponentielle pendant une demi-période, la totalité du courant primaire atteindrait une valeur très élevée à la fin de cette demi-période, et il se produirait un arc intense lors de l'ouverture du circuit entre les contacts interrupteurs.
Toutefois, cet effet est empêché par l'application du relais. Comme il ressort de la. fig.3, le courant primaire atteint la valeur requise pour le fonctionnement du relais à un instant t1. De ce fait, le contact du relais sera ouvert aprèsun délai A (délai de fonctionnement) qui est déterminé par l'inertie du relais mécanique, de sorte que la production
<Desc/Clms Page number 8>
d'un arc entre les contacts du convertisseur est empêchée.
Etant donné qu'à cet instant le circuit primaire est interrompu, le contact du relais est refermé après un re- tard B (délai de désenclenchement) à l'instant t3, et le cou- rant primaire circule de nouveau. Afin d'empêcher que le con- tact du relais ne soit fermé à un instant qui correspond à une demi-période positive, ce qui pourrait notamment donner lieu à un courant primaire relativement intense, il convient de choisir la somme T1 du délai d'enclenchement A et du délai de désenclenchement B de telle manière que la fermeture s'ef- fectue dans une demi-période qui est négative dans le cas présent. Dans ce but, de préférence, la somme T1 est choisie inférieure à la période d'oscillation propre T de l'organe de contact oscillant (respectivement 3 et 15, 16), du convertis- seur à armature oscillante.
Dans ce cas, la production d'un courant d'aimantation trop élevé est empêchée avec sûreté par l'inversion du magnétisme du fer du noyau.
Enfin , en vue d'une interruption trèsrapide du courant primaire, lors de la production d'une surcharge de courant, il convient que le délai d'enclenchement du relais soit relativement court et notamment qu'il soit plus court que le délai de désenclenchement, ce qui peut être réalisé par un des moyens déjà connus qui permettent d'atteindre à ce résultat.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for supplying an AC consuming device by means of a DC mains.
The invention relates to a device for supplying an AC consuming appliance by means of a DC mains, this device comprising an oscillating armature converter and a transformer connected to the latter *
Currently, particularly because of their small size and weight, converters of this type are used in many cases for the power supply of a T.S.F. receiver. by a direct current mains or by a battery.
However, the known devices have the low @
<Desc / Clms Page number 2>
drawback that the useful life of the oscillating armature converter is relatively short, in particular because the converter contacts which are used to periodically reverse the direction of the current flowing in the primary winding of the transformer, are destroyed in a relatively short time.
It is known that this destruction is due to the arc which occurs between the switch contacts during opening, and often also during the closing thereof.
In general, with a view to eliminating this arc, a capacitor is connected in parallel with the switch contacts. The formation of an arc under normal conditions is practically prevented by this means, nevertheless the contacts are destroyed in a relatively short time.
The invention relates to a special device of the aforementioned type, this device allowing a significant increase in the duration of the contacts.
According to the invention at least one of the supply conductors of. Device current comprises the energizing winding of a relay which cuts one of the feed conductors when a current overload occurs.
Preferably, the sum of the switch-on and switch-off times of the relay is less than the period of oscillation proper to the contact member of the oscillating armature converter.
To better understand the invention, we will first set out the considerations on which the invention is based.
The applicant company has found that in the known converter devices of the aforementioned type, very intense current overloads of short duration occur, in particular at the end of a period, at the moment when the two contacts of the oscillating armature converter come together. touch. These
<Desc / Clms Page number 3>
Current overloads give rise, when the circuit is opened, to a strong production of arcs capable of destroying the contacts, even in the absence of production of arcs in normal conditions.
The plaintiff company a. found that the already known process mentioned above is sufficient to suppress the production of arcs in normal conditions, but that it is not sufficient for the suppression of arcs produced by current overloads.
These current overloads can occur for the following reasons:
In normal converter mode, a magnetic flux of determined intensity and in alternating direction is produced in the transformer, the maximum magnitude of the flux which passes through the core in one direction being in principle equal to that of the flux which passes through the core in, direction opposite.
If, however, due to special conditions, one of the half-periods, for example a negative half-period of the alternating current flowing in the primary winding of the transformer, does not occur, or only partially occurs, the The following positive half-period of the primary current will produce, as a result of the magnetic remanence of the iron in the core, a flux the maximum magnitude of which considerably exceeds the magnitude which exists under normal conditions. This phenomenon is accompanied, particularly as a result of the saturation of the iron in the core, by a considerable increase in the magnetization current, as well as by the amount of energy accumulated in the transformer during a period of excitation.
As a result, the magnetic energy possibly accumulated in the transformer gives rise, when the primary circuit is opened, to a particularly intense arc, which can cause relatively rapid destruction of the contacts of the oscillating armature converter.
<Desc / Clms Page number 4>
This special magnetization of the transformer core occurs very often when the converter is switched on, and in particular because first the oscillating contact member closes the same switch contact several times, so that several current pulses successive of the same polarity circulate in the primary winding.
In normal operation it is also possible that a half-period of the primary current does not occur, or only partially occurs, the production of an irreproachable contact being prevented by the fact that a particle of dust or other matter falls. between a pair of contacts, or an unevenness forms on one of the contact surfaces.
Finally, current overload can also occur in another way in oscillating armature converters which are very often used today as changeover contacts.
It is known that in converters of this type the current supply conductors are respectively connected to an oscillating contact member which moves between a pair of contacts connected to the ends of the primary winding of the transformer.
In the event that the two oscillating contact members are not driven by an oscillating movement of exactly matching phase, it may happen that the two supply conductors are directly connected to one another.
The short circuit that occurs in this case gives rise to a very strong current overload, which can produce an equally strong arc, when the short circuit is removed.
The application of the arrangement according to the invention makes it possible to eliminate intense current overloads, and
<Desc / Clms Page number 5>
their destructive influence on the converter contacts, which are due to the aforementioned special conditions.
The description which will follow with regard to the appended drawing given by way of nonlimiting example will give a better understanding of how the invention is carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, being of course part thereof this.
Figs. 1 and 2 diagrammatically represent embodiments of the circuit which is the subject of the invention, and FIG. 3 shows a diagram of the primary current of the transformer, as a function of time, making it possible to make the operation of the device according to the invention clearer.
In figs. 1 and 2 like parts are designated by the same reference numerals.
In fig.l, 1 are the terminals of a converter device which supplies the consumer device 31 by borrowing its energy from a direct current sector: The current supply conductor 2 of the device is connected to a contact member 3 of an oscillating armature converter, this member being capable of being put into oscillation, so as to oscillate, in normal operation, between the fixed contacts 4 and 5. Therefore, the supply conductor 2 is alternately connected to one or the other of the ends of the primary winding 6 of a transformer 7, to the second winding of which the consuming device 31 is connected. The primary winding has a central branch which is connected to the feeder 9.
Each time the oscillating contact member comes into contact with 4 or 5, one or the other half of the primary winding is traversed by a direct current and, therefore, the core is magnetized in one way or the other.
In order to suppress arcs which occur in normal operation, when opening or closing the interrupter contacts.
<Desc / Clms Page number 6>
tors, these are shunted by capacitors 10 and 11.
According to the invention, the excitation winding 13 of a relay 12 is interposed in the current supply conductor 2, this relsis cutting off the current supply conductor during the production of a current overload. , by means of the rest contact 14, which prevents the production of an intense arcing between the contacts of the oscillating armature converter.
The embodiment of FIG. 2 shows a device which comprises a converter with an oscillating armature forming a changeover contact. The current supply conductors 2 and 9 are respectively connected to oscillating contact members 15 and 16 which oscillate between the fixed contacts 17, 18 and 19, 20. The contacts 17 and 20 are connected to one end of the primary winding 6, contacts 18 and 19 to each other. As a result, the current flowing in the entire primary winding is periodically reversed under normal converter conditions.
According to this embodiment, the overload relay comprises an excitation winding formed by two windings which are respectively interposed in the current supply conductors 2 and 9. This arrangement makes it possible to eliminate the disturbing voltages from the source of current. power possibly produced during the operation of the oscillating armature converter.
The operation of the device according to the invention is explained with reference to FIG. 3, which represents, by way of example, a diagram of the current which circulates in the primary winding of the transformer, as a function of time. This diagram shows the current Ip flowing in 1. ' primary winding for four consecutive oscillation periods of duration T, of the converter contact member. The half
<Desc / Clms Page number 7>
positive and negative periods which occur under normal conditions are numbered continuously from 23 to 30 and they are partially shown in broken lines.
The intensity of the primary current comprises two components, as indicated for the positive half-period 23, that is to say a component Ir whose magnitude depends on the magnitude of the load resistance and which presents the same magnitude during the entire duration of the half-period, and a second component lo which corresponds to the magnetization current, and whose magnitude increases according to an exponential function during a half-period. Im indicates the intensity of the primary current at which the overload relay operates.
In normal mode (half-periods 23, 24, 25) the contact of relay 14 is closed, because the primary current only reaches the value required for the operation of the relay for a very short time, or not at all. But if the negative half-period 26 does not occur, for one of the aforementioned causes, the magnetization current will present an intensity which exceeds that of the normal regime, owing to the qualities of remanence of the iron of the core, at the beginning of the following positive half-period 27 of the magnetization current.
Since the magnetizing current increases in an exponential curve during a half-period, the entire primary current would reach a very high value at the end of this half-period, and an intense arc would occur during the period. opening of the circuit between the switch contacts.
However, this effect is prevented by applying the relay. As emerges from the. fig.3, the primary current reaches the value required for the operation of the relay at a time t1. Therefore, the relay contact will be opened after a delay A (operating delay) which is determined by the inertia of the mechanical relay, so that the production
<Desc / Clms Page number 8>
arcing between the converter contacts is prevented.
Given that at this instant the primary circuit is interrupted, the relay contact is closed after a delay B (switch-off delay) at the instant t3, and the primary current flows again. In order to prevent the relay contact from being closed at an instant which corresponds to a positive half-period, which could in particular give rise to a relatively intense primary current, it is advisable to choose the sum T1 of the delay time. engagement A and the release delay B in such a way that closing takes place in a half-period which is negative in the present case. For this purpose, preferably, the sum T1 is chosen to be less than the own oscillation period T of the oscillating contact member (respectively 3 and 15, 16) of the oscillating armature converter.
In this case, the generation of too high a magnetizing current is safely prevented by the reversal of the magnetism of the core iron.
Finally, with a view to a very rapid interruption of the primary current, during the production of a current overload, the relay engagement time should be relatively short and in particular it should be shorter than the disengagement time. , which can be achieved by one of the already known means which make it possible to achieve this result.