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Perfectionnement aux régulateurs électriques.
Cette invention se rapporte à des perfectionne- ments dans les régulateurs électriques servant à régler la vitesse des accouplements par courants induits.
Elle se rapporte particulièrement à des modifi- cations de l'invention décrite dans le 'brevet U. S.A. N 2.227.284 d'après laquelle l'enroulement inducteur d'un accouplement par courants induits est excité au moyen d'un courant continu fourni par une paire de tubes redresseurs à gaz à- trois éléments avec cathode chaude et grille de commande, du type demi-onde. Ces tubes sont d'une caracté- ristique telle que la grille doit être amenée au potentiel voulu pour amorcer-le passage du courant. Dans le brevet cité, des dispositifs, sont indiqués pour régler et comman- der les potentiels de grille dans le but de commander le
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débit. des tubes dans les circuits à courant continu alimen- tant la bobine de champ.
Le dispositif breveté dépend, pour assurer son bon fonctionnement, d'une fourniture de courant à une..tension très constante. Par conséquent, tout change- ment dans la tension de la distribution, comme cela se ren- contre quelquefois dans les équipements industriels, .peut causer des changements dans la vitesse de l'accouplement par courants induits, changements qui sont au delà des possi- bilités de correction par un réglage manuel ou automatique.
La présente invention évite les effets d.es variations de tension de la distribution de courant et il en résulte qu'elle étend le champ d'application du système breveté à des condi- tions de tension variable du circuit d'alimentation.
Dans la description qui suit, le mot régularisa- tion s'applique aux variations de là vitesse en fonction des variations de la charge ct le mot déviation à la variation de vitesse pour une charge déterminée. Ces deux sortes de variations sont réduites au moyen de la présente invention.
Suivant l'invention, l'appareil de commande comprend la. combinaison avec l'arbre entraîneur et l'arbre conduit d'un accouplement par courants induits et avec un inducteur à courant continu d'au moins un tube redresseur alimenté par une source de courant alternatif/pour four@ir le courant continu de l'inducteur, ci'un second tube redresseur alimenté par le courant alternatif , d'un circuit amplifica- teur comprenant un tube amplificateur à grille de commande, le potentiel de cette grille provenant du second tube re- dresseur, avec des moyens pour relier la sortie de l'ampli- ficateur dans le but de commander la grille du tube rcdres- seur de puissance,
d'une génératrice connectée à l'arbre en- trainé pour obtenir une vitesse angulaire proportionnelle -- la vitesse de celui-ci, et d'un circuit alimenté par la gé- nératrice et disposé pour appliquer un potentiel de modifi-
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cation au circuit relié à la grille du tube amplificateur suivant une loi proportionnelle à la vitesse de la géné- ratrice.
L'invention sera décrite en se référant aux des- sins suivants :
Fig. I- diagramme schématique d'un accouplement par courants induits avec glissement
Fig. 2 - schéma électrique complet.
Dans la fig. I, CL est l'enroulement inducteur de l'accouplement par courants induits avec glissement C.
L'élément entraîneur est montré en E et l'élément conduit en D. AL est une génératrice magnétoélectrique entraînée par l'élément D . Les parties ci-dessus sont substantielle- ment les mêmes que ce qui est décrit dans le brevet cité.
L'enroulement CL sert à créer le flux dans l'inducteur de façon à coupler électromagnétiquement les éléments E et D, ce qui réalise un couplage à glissement. Ainci qu'il est indiqué dans le brevet, l'arbre entrainé fait tourner la génératrice à courant alternatif AL de façon à produire un courant de fréquence relativement élevée dans le but dévi- ter les pulsations et toute tendance à la résonance, bien que cette fréquence élëvée ne soit pas toujours nécessaire.
Si l'on désire des alternances à fréquence plus élevée, on peut employer une génératrice à grand nombre de pôies , ou bien sa vitesse de rotation peut être augmentée par un en- grenage multiplicateur. Dans tous les cas, la vitesse de la génératrice est proportionnelle à la vitesse de l'élé- ment entraîné de l'accouplement pour lequel la bobine CL génère le champ de couplage.
Dans la fig.2, l'enroulement inducteur CL de lèac- couplement C est seul montré dans un but de simplification, mais il y a lieu de se rappeler que la connexion à glisse-
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ment existe toujours entre les éléments entraîneur et con- duit, et que l'élément conduitestrelié mécaniquement à la génératrice AL qui est montrée dans les ceux fig. 1 et .
Lc courant continu de l'enroulement inducteur C@ est fourni (voir fig. 2) à travers une paire de tubes re- dresseurs industriels à gaz à cathode chaude et à grille de commande RT.1 et RT.2 qui sont du type demi-onde. Ces tubes sont caractérisés par ce fait qu'un potentiel deter- miné de grille est nécessaire pour que le courant passe; autrement, ils ne laissent passer aucun courant. Ils sont extrêmement sensibles à la commande par le potentiel de grille.
AT est un transformateur d'anode qui fournit la puissance en courant continu ppur l'excitation de l'induc- teur CL. Ce transformateur a son primaire relié à deux des fils de ligne L.1, L.2 d'une distribution de courantalter- natif triphasé (à 110 volts par exemple). Les anodes A des tubes RT.1 et RT.2 sont montrées connectées aux sorties opè posées du secondaire du transformateur AT. Les cathodes K sont chauffées au moyen du transformateur KT.
Les secondaires du transformateur AT et KT sont connectées ensemble par leurs points milieu, ainsi qu'il est montré, travers la bobine inductrice CL qui reçoit le cou- rant continu. 11 en résulte que le courant électronique qui traverse la bobine CL peut s'établir, lorsque les condtions voulues sont remplies, entre le centre du transformateur AT, le transformateur KT et à travers les tubes redresseurs RT.1 et RT.2 car ces tubes sont rendus conducteurs par les grilles G pour laisser passer le courant dans une direction ou bloqués.
Cette action de redressement se produit alterna- tivement dans les deux tubes. 11 faut bien comprendre que, si au lieu du chemin des électrons, on considère le courant po- sitif, le sens des lignes de courant doit être inversé.
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Comme il est indiqué en ST, le primaire du trans- formateur KT a une connexion en T Scott. sur les filsL.1, L.2 et L.3 d'une distribution triphasée de façon àobtenir une tension déphasée en retard de 90 par rapport à la tension entre L.l et L. 2 . Les grilles des tubes RT. 1 et RT. 2 sont reliées au secondairedu transformateur KT à travers un trans- formateur KT. 1 et des résistances BR en série respectivement.
Ces résistances limitent à une faible valeur le courant de grille, leur grandeur étant de l'ordre de 50.000 ohms. Le transformateur KT.l superpose une petite tension alternative à la polarisation négative de base (qui provient d'un autre circuit à travers les lignes 51,52 comme il sera décrit), ce qui produit une polarisation ondulée dont les ondessont 90 en retard par rapport à la tension d'anode des tubes RT.l et RT.2, de sorte qu'un effet de coupure graduel peut être obtenu pour le courant redressé en réglant la valeur totale de la polarisation de grille en fonction de la tension de l'onde appliquée à l'anode . Ce mode de commande des tubes est plus stable que ce qui a été employé jusqu'ici pour ce genre d'appareils et il constitue l'un des facteurs contri- buant aux améliorations obtenues, bien qu'il ne soit pas le seul.
Les parties décrites ci-dessus peuvent être consi- dérées comme le circuit principal du redresseur à grilles de cmmmande dans lequel sont inclus les tubes industriels RT.1 et RT.2. Ainsi qu'il a été indiqué, la caractéristique de ces tubes est qu'un faible changement dans la polarisation négative de la grille (par rapport à la cathode K) produit une variation considérable dans la tension requise pour amor- cer la décharge dans les tubes et par suite dans la fraction de chaque onde de courant alternatif que le tube laisse pas- ser.
Par exemple, à 5,1 volts de polarisation négative, le
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tube ne devient conducteur qu'avec 200 volts de tension c'anode, alors qu'à 5 volts, le tube laisse passer- le -,Du- rant à 100 volts de tension d'anode, Dans ce telles condi- tions, un changement d'un volt seulement sur le potentiel de grille produit un changement considérable dans le courant qui passe à travers le tube et par suite à travers le cir- cuitcomprenant l'enroulement CL.
Etant donné que, dans beaucoup d'applications , le voltage fourni à la grille de commande peut varier entre -1 et -6 volts, on peut apprécier que des moyens d'obtenir une tension stable sont importants dans de telles applications , et par conséquent un ces buts majeurs de la présente invention est de fournir une tension stable sur les fils 51 et 52 qui amènent la polarisation aux grilles G.
La tension fournie par la génératrice AL doit être utilisée pour diminuer ou annuler le potentiel positif de grille qui doitarriver à une valeur déterminée pour laisser passer le courant dans les tubes RT.I et RT.2 . Tant que les tubes sont donduc teurs, la bobine CL est excitée pour rendre l' accouplement effectif, ce qui dépend d'une valeur définie du potentiel des grilles G. La tension générée par AL doit être utilisée pour diminuer la tension de grille afin de/réduire la force transmise par l'accouplement magnétique lorsque la vitesse est trop grande.
Donc la polarisation de la grille doit être rendue plus négative de façon à bloquer les tu- bes dans le cas où la vitesse de la génératrice devient trop grande, et ainsi l'augmentation de la vitesse transmise par l'accouplement est évitée.
D'un autre côté, si la tension de la géneratrice di- minue par suite d'une diminution de vitesse, la valeur posi- tive du potentiel de grille doit être accrue afin que les tubes soient rendus conducteurs, ce qui accroît l'excita-
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tion et rend plus énergique le couplage magnétique, augme a
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tant ainsi la vitesse de l'arbre conduit. Ceci revient à dire, comme dans le brevet cité, que le système comprend un moyen d'établir un potentiel de grille relativement fixe suivant la vitesse désirée pour l'arbre entraîné et un moyen de faire varier ce potentiel en fonction des variations de vitesse de cet arbre.
Les tubes redresseurs RE. 1 et RE.2 sont du type biplaque. RE.I est employé dans un circuit de production d'une tension continue de référence, son courant d'anode étant fourni par un transformateur PL. 1 alimenté par les fils de la ligne L.1,L.2. Le circuit à courant continu de ce tube passe par le point 7 du transformateur FT, la self de filtrage 15, le point CP.2 (qui fait partie d'un circuit de correction qui sera décrit plus loin) et ensuite à travers le potentiomè- tre de réglage de vitesse P.10 de 2.500 ohms, le point CF.l, ensuite à travers le tube à faisceau dirigé 6 (entre l'anode A et la cathode KK), le point L, le potentiomètre P. 9 de 75 ohms, le point milieu du transformateur- PL.l pour arriver aux plaques du tube RE. 1 et de nouveau au point 7 en passant par le filament de ce tube.
Les lignes pointillées de la fig.2 montrent le chemin du courant positif. Un condensateur de 8 microf'arada 14 est branché sur ce circuit pour compléter la filtration.
Le circuit indiqué dans le paragraphe ci-dessus produit la tension principale de référence et il est par conséquent soumis aux variations de la tension entre les fils L.l et L.2 ,qui agissent par l'intermédiaire du transformateur PL.l. Le but du circuit de correction de la tension de/référence est d'éliminer ces variations de tension, car le circuit ci- dessus et marqué en lignes pointillées constitue la source de courant amenée aux pointe'54 et 58 d'un circuit amplifica- teur. Ce circuit amplificateur à son totr alimente le circuit redresseur qui effectue la commande critique des grilles G par les fils 51 et 52.
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On peut également mentionner maintenant que le circuit amplificateur demande lui-même une alimentation par les fils de ligne L.l et L.2 (voir transformateur 0) , et des moyens de corriger la tension sont également employés dans ce circuit comme il sera expliqué plus loin:
Le potentiomètre P.10 sert cornue une dérivation à réglage manuel de tension par laquelle le circuit en lignée pointillées décrit ci-dessus à travers les tubes 6 et RE.1 applique une tension sur 1== grilles GR et GL du tube amplificateur 3. Ce circuit de dérivation est le zui- vant comme il est montré par les flèches en gros traits bras du potentiomètre P.10, points 55, BG, résistance de 100.000 ohms le,
points 56,57,58,59, résistance de 250.000 ohms 23, grilles GR et GL; résistance de 250.000 ohms 24, points 53,54, CP.1 et retour au potentiomètre P.10. En d'autres termes, des tensions ajustables proportionnelle- ment sont dérivées d'entre les points CP. l et CP.2 et appliquées au tube amplificateur 3.
C'est alors le but du circuit de régularisation de codifier l'effet de la tension ajustée appliquée aux grilles du tube 3 d'après le fonctionnement de la généra- trice AL entraînée par l'arbre D de l'accouplement C.
Un potentiel négatif dest fourni par l'action du tube RE.2 dans le circuit de régularisation alimenté par le transformateur PL.2 relié à la génératrice AL. Le cir- cuit da courant positif pour ce tube part de ses anodes pour arriver à sa cathode à travers le point BG, les résis- tances 19 et 18 (10.000 et 40.000 respectivement), le point ED et le milieu du transformateur PL. 2, un condensateur de filtrage d'un microfarad étant branché en 70 sur ce circuit.
Le potentiel généré par le tube RE.2 est directement pro- portionnel à la tension de la génératrice AL et ceci donne
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le moyen cherché pour réaliser la commande de régularisai
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tion au point BG, avec le réglage manuel auxiliaire donné par le potentiomètre P.10.
Ainsi une tension de référence peut être choisie en ajustant le potentiomètre P.10 qui détermine la vitesse de l'arbre de l'accouplement à laquelle les tubes deviennent actifs ou inactifs en fonction de la variation de vitesse.
La connexion avec les tubes RT.l et RT. 2 est faite à tra- vers un circuit amplificateur qui sera décrit, mais le point qui doit être précisé ici est que le potentiel de grille de bas? ainsiétabli par le circuit de tension de référence à travers le tube RE.l est modifié en conformité avec l'ac- tion de la génératrice AL à travers le circuit de régulari- sation d'une manière analogue à ce qui est décrit dans le brevet cité. La différence qui réside dans la présente in- vention est que la tension de référence qui est sujette aux fluctuations de la tension de la ligne est corrigée par des dispositifs qui vont être décrits.
On peut noter maintenant que les cathodes des tubes 6 et RE.2 sont chauffées par un circuit C provenant du trans- formateur 0 dont le primaire est relié aux fils de ligne L.1 L.2 . Ce circuit de chauffage fournit aussi le courant à la cathode I d'un tube redresseur 30 et à la cathode du tube 3 du pont de résistances dans le circuit amplificateur.
Le tube redresseur 30 du circuit amplificateur fournit le courant continu pour l'amplification. La cathode 31 de ce tube est à l'origine du courant qui passe à tra- vers la self de filtrage 28, la résistance de 500 ohms 32, les résistances de 100.000 ohms chacune 25 et 26 qui agis- sent comme diviseur de tension pour fournir le courant aux deux anodes L et R du tube de l'amplificateur du pont de résistances. De ces anoder L et R, le circuit se complète à tfavers la cathode M, la résistance de 2. 200 ohms 22, le
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point 4]:, la résistance de 5.000 ohms 42 e:, le point uli- lieu du transformateur .1. Le condc-nsateur de 40 microfarads a30 branché sur ce circuit complète le filtrage.
Le primaire du tran.sforma teur TR est relie aux f'ils L.l et L. 2. Ce circuit fournit un potentiel à travers le tube 3 et (*le là commande les grilles G des tubes RT.1 et..1:\'1'.2.
Ce potentiel est amené par les fils 51 et 52 au circuit suivant : point milieu du transformateur KT. 1, résistan-
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ce BR, grilles G, cathoc.es K et milieu du transformateur KT . Bieia C le potenticl des grilles G soit toujours de même sens, mais variable, le tube 3 amènera ce potentiel à la valeur voulue, suivant que le courant passera- par l'anode de gauche ou de droite du tube 3, ainsi qu'il res- sort de l'explication ci-après :
Un potentiel positif est maintenu sur la grille de
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droite eu tube 3, le circuit étant le suivant : CP.8, P. 10, points :5 et RG, résistance 19, points 56,57.58,59, résis- tance 23de 50.000 ohms, grilles GR et GL, résistance d.e
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5C.OCO ohms 4, points 53, 54 et CP. 1.
Etant donné sa grande valeur (100.000 ohms), la résistance 26 ne peut four- nir suffisamment de courant et le potentiel des fils reliés l'anode GR tombe lorsque le tube 3 devient conducteur.
Ceci produit, un potentiel négatif tout le long du circuit
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allant aux cathodes K des tubes RT.I et R1'.. Il en résul- te que les grilles G de ces tubes sont à un potentiel posi- tif par rapport aux cathodes. Par conséquent, les tubes RT.1 et RT.2 laissent passer plus de courant pour resserre!' le couplage de l'accouplement.
Si l'arbre conduit D accélère, ce qui entraîne l'ac- croissement de la tension de la génératrice AL, la diffé- rence de potentiel aux bornes de la résistance de 40.0COohm 18 augmente et il en résulte que le potentiel des grilles GR et GL est immédiatement renversé par le courant qui nasse
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c.a.ns le condensateur de deux microarads 20. Le circuit
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d'inversion est le suivant : positif provenant de la ca- thode de RE. 2, BG, 55, P.10, CP.1, 54,53, 24, GL. GR, 58,57,18,ED et point milieu du secondaire de PL.2.
Cette inversion du potentiel des grilles GL et GR inverse l'ac- tion du tube 3 sur les tubes RT. 1 et RT. 2 et bloque ces tubes comme suit : dans le tube 3, la grille de gauche GL devient positive et l'anode L, à cause de la résistance 25 fait tomber le potentiel du circuit qui y est relié et qui comprend les grilles G des tubes RT. 1 et RT.2. Celles- ci deviennent négatives, ce qui bloque les tubes jusqu'à ce que la vitesse de l'arbre entraîné diminue suffisamment pour faire tomber la tension de la génératrice AL, après quoi le cycle recommence pour une petite varmation de vi- tesse afin d'assurer la régularisation.
Lorsqu'un potentiel positif est appliqué aux grilles GR ou GL, l'effet est augmenté par ce fait que l'autre grille devient négative . Par conséquent, lorsque la plaque R est positive, la plaque L est négative et vice- versa, et ces plaques coopèrent pour commander le potentiel des grilles G. On voit facilement ceci en examinant les connexions respectives des grilles G et des cathodes K.
Ainsi on voit que le tube 3 est toujours en action pour ouvrir ou fermer les tubes RT.l et RT.2 en réponse à la tension de régularisation fournie par la génératrice AL.
Pour préciser ce point, on peut dire, en se ré- férant au circuit de la génératrice, que la partie princi- pale de ce circuit est celle qui est indiquée en RE.2, BG, 19, 56, 18, ED et le milieu de PL.2. Il existe cependant un circuit parallèle à ce circuit principal qui commence à BG et passe par 55, le potentiomètre P.10, les points CP.
I, 54, 53, résistance 24, grilles GL et GR, résistance 23, points 59, 58, 57 , condensateur 20 ou résistance 18, et enfin arrive au point ED qui est le négatif des deux cir- cuits parallèles.
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En opposition avec les cirduits parallèles ci-dessus, un autre circuit peut être trace qui a son origine positive au potentiomètre P.10 et passe par les points 55, BG, la résistance 19, les points 56, 57, 58,59, la résistance 23 et la grille GR. Ce circuit se continue à travers le tube 3, la résistance 24, les points 53, 54, CP. 1, ce qui ferme le circuit à travers le tube 3 vers le tube RE.1 comme il a. déjà été décrit. On voit ainsi que si le circuità tra- vers le tube 6 f'ait que le tube 3 est conducteur, cet effet peut être contrebalancé par l'action du circuit associé avec la génératrice AL. Cela revient à dire que les potentiels des grilles GL et GR sont inversées lorsque la vitesse de la génératrice augmente suffisamment.
Ainsi le circuit as- socié avec le tube 6 tend constamment à rendre les tubes conducteurs lorsque ce circuit est actif, alors que le cir- cuitde la génératrice AL tend au contraire, lorsqu' il agit , à bloquer les tubes. De plus, l'effet qui se produit dans le tube 3 est amplifié de façon à augnenter la tension en accord avec le fonctionnement du tube, tension qui est amenée aux grilles des tubes principaux RT.1 et RT.2. Donc le tube redresseur 30 fournit une tensioncui est beaucoup pans élevée que celle qui est fournie par la génératrice AL.
Par conséquent, un faible changemeont de la tension de la génératrice AL amènera un changement beaucoup plus important dans la tension provenant du tube 3, et c'est cette dernière variation qui est amenée aux grilles des tubes RT. 1 et RT.2..
Par conséquent, on voit que le tube 3 et son tube redresseur 30 constituent avec leur câblage un circuit amplificateur, d'où il résulte Lui accroissement de la sensibilité avec la- quelle le système de régularisation réagira contre tout chan- gement dans la vitesse; la régularisation se trouve ainsi améliorée .
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En pont sur le circuit entre les tubes 30 et 3, se trouve un tube à cathode froide 29 (connu sous le n VR-105). Ce tube constitue une résistance de fuite automatique et ses caractéristiques sont telles qu'il cause un court-circuit relatif lorsqu'il est soumis à des potentiels dépassant une certaine valeur. Donc si la tension du tube 29 s'élève au- dessus de sa valeur normale,(par suite par exemple de fluc- tuations de la tension de ligne), le tube devient ddnduc- teur et soutire au circuit auquel il est relié suffisam- ment de courant pour ramener la tension à la valeur cons- tante voulue.
Un autre tube à cathode froide est placé sur le circuit de sortie de tube RE. 1 (qui est aussi le circuit d'alimentation du tube 6). Ce circuit est indiqué par des flèches en pointillé sur la fig.2; c'est le marne qui four- nit le courant aux points CP. 1 et CP.2 qui mènent au po- tentiomètre de réglage P.10. Ce tube Il constitue égale- ment une résistance de fuite automatique pour séduire les fluctuations de tension provenant de la ligne.
La grille écran SG du tube 6 est alimentée à tra- vers la résistance 13 de 12.000 ohms. on comprend que toute augmentation de la tension positive de la source du poten- tiel de grille causerait l'augmentation de la tension de la grille écran SG. Ceci provoquerait l'augmentation du cou- rant d'anode dans le tube 6. Par conséquent, la tension de la grille écran doit être maintenue constante. L'augmenta- tion du courant d'anode ferait qu'une tension accrue serait appliquée au point 13.A, ce qui doit être corrigé.
Un tube à cathode froide 12 estrelié entre le point 13.A connecté à la cathode KK et les points 92 et 91 du potentiomètre P.9, qui'est relié à la grille CG. Ainsi une partie du courant de la ligne 13, 13A, SG passe direc- tement par le tube 12 et arrive aux points92, 91 du po- tentiomètre P.9.
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Le potentiel de la cathode KK se trouve relevé puisquedu courant positif provenant du point 13A. a été conduit di- rectement au point 91, Ceci veut direque le voltage de P.9 etde la vrille CG s'abaisse par rapport à KK. La .grille de contrôle est rendue plus négative par rapport à la ca- thode KK qui est rendue plus positive.
D'un autre côte, la tension de la grille écran SG a été légèrement accrue, même si cette: tension a été sensi- blement régularisée par le courant dans le tube 12.
Par conséquent, le potentiomètre P .9 doitêtre @églé ce façon qu'une augmentation de la tension de la écran soit accompagnée par un abaissement de la tension de la grille de commande CG. Ainsi, en compensant une élévation de ten- sion de la grille écran SG par une baisse de potentiel Ce la grille CG, un courant, plus constant est obtenu entre les points CI-,.! et CP.2 malgré les fluctuations de la ten- sion de la ligne.
En effectuant ces réglages, des variations artif'i- cielles de la tension peuvent être créées dans le circuit de tension de référence dépassant les variations probables enpratique. Un milli-ampèremètre (non montré) placé en série avec le tube Il montrerait toutes les variations de courantà travers ce tube en réponse aux variations arti- ficielles de la tension. Le potentiomètre P.9 est alors re- glé de façon ciue ces variations de courant disparaissent, ce qui indique que tout accroissement de la tension de la grille écran est exactement compensé par un abaissement du potentiel de la grille CG.
La grandeur des variations de tension qui peuvent être compensées est de plus ou moins 30% sa.ns qu'un mouvement do l'aiguille du milliampèremàtre soit perceptible.
Ainsi le tube 11 constitue un circuit de fuite réglant la tension d'anode et le tube 12 constitue un cir-
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cuit réglant le potentiel de la grille de commande.
En supposant que la tension normale soit de 105 vols et qu'elle monte à 106 volts aux bornes d'un de ces tubes VU.-105, le courant varie de 0,0075 ampère à 0,025 ampère.
Puisque dans le circuit comprenant le tube 6, le courant total est seulement de 0,080 ampère, on voit qu'il n'y a guè- re de tendance à un accroissement de la tension dans un tel circuit. Toute augmentationest empêchée par le courant important qui passe dans le tube type VR.105. Ainsi l'effet des tubes 11, 12 et 29 est de maintenir des tensions cons- tantes dans les fils 51 et 53 qui aboutissent aux grilles du redresseur.
Puisque la présente invention fournit une tension sensiblement constante à la grille écran du tube 6, de fai- bles changements 'dans la tension plaque ne causant que des variations minimes dans le courant qui traverse le tube.
Ordinairement, une élévation de la tension plaque provoque- rait une élévation de la tension de la grille écran, mais dans la présente invention, le tube 12 constitue un régu- lateur de tension pour la grille écran du tube 6. Dans le cas présent, le tube 6 joue le rôle de régulateur de cou- rant. Si le courant qui traverse le potentiomètre P.10 est constant, la chute de tension désirée aux bornes de ce po- tentiomètre restera constante, ce qui veut dire que la ten- sion de base des grilles de RT.l et RT.2 sera constante , quelles que soient les variations de tension de la ligne L.1, L.2, L. 3. Il faut comprendre cependant que le réglage du potentiomètre P.10 détermine la tension du circuit redues- seur contre lequel le circuit de régularisation fonctionne.
Il faut aussi se rappeler que la consommation totale de courant dans le circuit de grille du tube 3 est si petite, de l'ordre de 2 à 5 microampères, que le débit du système de régularisation n'en est pas matériellement modifié.
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Les désignations commerciales des tubes utili- sés sont les suivantes : RT. 1 et RT.2 ............. EL C6J
3 ....................... 6N7
5 et 30 .................. 6X5GT 6 ........................ 1622
7 ....................... 5U4G 11,12 et 29 ............... VR 105
Il doit être entendu qu'un tube ordinaire à grille écran peut être substitué au tube à faisceau dirigé 6, mais ce dernier est. préférable.
Quelques avantages de l'invention peuvent être énu- mérés comme suit .
Il est possible d'obtenir facilement une réduction de vitesse dans le rapport considérable de 60 à 1 et une régularisation de vitesse de 3% dans de telles conditions.
Avec un rapport de vitesses plus modéré, par exemple de 10 à 1, la régularisation de vitesse peut être tenue à 1 ou suivant le#= variations de la charge.
En ce qui concerne la déviation de vitesse à charge constante par rapport à la vitesse désirée, le circuit dé- crit permet d'obtenir une déviation de moins de 0,10%.
Etant donné ce qui précède, on voit que les diffé- rents buts de l'invention sont atteints et que d'autres ré- sultats avantageux sontobtenus.
Comme beaucoup de changements peuvent être apportés
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éJ,U circui t Sal1S sortir du c:.omêt:.nc de l' il-lvcütio:ù, lé: dcccf'ip... tion précédente et les dessins doivent être considérés comme un exemple du système et non pas pris dans un sens limitatif.
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Advanced training in electric regulators.
This invention relates to improvements in electrical regulators for controlling the speed of induced current couplings.
It relates particularly to modifications of the invention disclosed in US Pat. No. 2,227,284 whereby the inductor winding of an induced current coupling is energized by means of a direct current supplied by an induced current. pair of three-element gas rectifier tubes with hot cathode and control grid, of the half-wave type. These tubes are of such a characteristic that the grid must be brought to the desired potential to initiate the passage of the current. In the cited patent, devices are shown for adjusting and controlling gate potentials for the purpose of controlling the gate.
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debit. tubes in the direct current circuits supplying the field coil.
The patented device depends, for its correct operation, on a supply of current at a very constant voltage. Therefore, any change in the voltage of the distribution, as is sometimes encountered in industrial equipment, can cause changes in the speed of the induced current coupling, changes which are beyond the possibilities. Correction bilities by manual or automatic adjustment.
The present invention avoids the effects of voltage variations in the current distribution and as a result it extends the scope of the patented system to varying voltage conditions of the power supply circuit.
In the description which follows, the word regularization applies to the variations of the speed as a function of the variations of the load and the word deviation to the variation of speed for a determined load. These two kinds of variations are reduced by means of the present invention.
According to the invention, the control apparatus comprises the. combination with the drive shaft and the driven shaft of an induced current coupling and with a direct current inductor of at least one rectifier tube supplied by an alternating current source / to supply the direct current of the inductor, in a second rectifier tube supplied by alternating current, of an amplifier circuit comprising an amplifier tube with control gate, the potential of this gate coming from the second rectifier tube, with means for connecting the output of the amplifier in order to control the grid of the power rectifier tube,
of a generator connected to the driven shaft to obtain a proportional angular speed - the speed of the latter, and of a circuit supplied by the generator and arranged to apply a modifying potential.
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cation to the circuit connected to the grid of the amplifier tube according to a law proportional to the speed of the generator.
The invention will be described with reference to the following drawings:
Fig. I- schematic diagram of a coupling by induced currents with slip
Fig. 2 - complete electrical diagram.
In fig. I, CL is the field winding of the induced current coupling with slip C.
The driving element is shown at E and the driven element at D. AL is a magnetoelectric generator driven by the element D. The above parts are substantially the same as what is described in the cited patent.
The CL winding serves to create the flux in the inductor so as to electromagnetically couple the elements E and D, which achieves a slip coupling. As stated in the patent, the driven shaft rotates the alternating current generator AL so as to produce a current of relatively high frequency for the purpose of deflecting pulsations and any tendency to resonance, although this high frequency is not always necessary.
If higher frequency alternations are desired, a generator with a large number of poles can be employed, or its speed of rotation can be increased by a multiplier gear. In all cases, the speed of the generator is proportional to the speed of the driven element of the coupling for which the coil CL generates the coupling field.
In fig. 2, the inductor winding CL of coupling C is only shown for the sake of simplicity, but it should be remembered that the sliding connection
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always exists between the driving and driven elements, and that the driven element is mechanically connected to the generator AL which is shown in those fig. 1 and.
The direct current of the inductor winding C @ is supplied (see fig. 2) through a pair of industrial gas rectifier tubes with hot cathode and control grid RT.1 and RT.2 which are of the half type. -wave. These tubes are characterized by the fact that a determined grid potential is necessary for the current to flow; otherwise, they don't let any current flow. They are extremely sensitive to control by the gate potential.
AT is an anode transformer which supplies the DC power for the excitation of the CL inductor. This transformer has its primary connected to two of the line wires L.1, L.2 of a three-phase alternating current distribution (at 110 volts for example). The anodes A of the RT.1 and RT.2 tubes are shown connected to the ope posed outputs of the secondary of the AT transformer. The K cathodes are heated by means of the KT transformer.
The secondaries of the transformer AT and KT are connected together by their midpoints, as shown, through the induction coil CL which receives the direct current. As a result, the electronic current flowing through the coil CL can be established, when the desired conditions are fulfilled, between the center of the transformer AT, the transformer KT and through the rectifier tubes RT.1 and RT.2 because these tubes are made conductive by the grids G to let current flow in one direction or blocked.
This straightening action occurs alternately in the two tubes. It must be understood that, if instead of the electron path, we consider the positive current, the direction of the current lines must be reversed.
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As indicated in ST, the primary of the KT transformer has a Scott T connection. on the wires L.1, L.2 and L.3 of a three-phase distribution so as to obtain a phase-shifted voltage 90 times behind the voltage between L.l and L. 2. The grids of the RT tubes. 1 and RT. 2 are connected to the secondary of the KT transformer through a KT transformer. 1 and resistors BR in series respectively.
These resistors limit the gate current to a low value, their magnitude being of the order of 50,000 ohms. The KT.l transformer superimposes a small AC voltage on the base negative bias (which comes from another circuit through lines 51,52 as will be described), which produces a ripple bias whose waves are 90 behind. compared to the anode voltage of the tubes RT.l and RT.2, so that a gradual cut-off effect can be obtained for the rectified current by adjusting the total value of the gate bias according to the voltage of l wave applied to the anode. This method of controlling the tubes is more stable than what has been employed heretofore for this type of apparatus and it constitutes one of the factors contributing to the improvements obtained, although it is not the only one.
The parts described above can be considered as the main circuit of the control grid rectifier in which the industrial tubes RT.1 and RT.2 are included. As noted, the characteristic of these tubes is that a small change in the negative bias of the grid (relative to the K cathode) produces a considerable change in the voltage required to initiate the discharge in the cells. tubes and consequently in the fraction of each wave of alternating current which the tube lets pass.
For example, at 5.1 volts of negative bias, the
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tube only becomes conductive with 200 volts of anode voltage, while at 5 volts the tube lets pass -, Dur- ing at 100 volts of anode voltage, Under such conditions, a A change of just one volt on the gate potential produces a considerable change in the current which passes through the tube and therefore through the circuit including the CL winding.
Since in many applications the voltage supplied to the control gate can vary between -1 and -6 volts, it can be appreciated that means of obtaining a stable voltage are important in such applications, and therefore one of these major objects of the present invention is to provide a stable voltage on the wires 51 and 52 which bring the polarization to the gates G.
The voltage supplied by the generator AL must be used to decrease or cancel the positive grid potential which must arrive at a determined value to allow the current to pass through the tubes RT.I and RT. 2. As long as the tubes are conducting, the coil CL is energized to make the coupling effective, which depends on a defined value of the potential of the gates G. The voltage generated by AL must be used to decrease the gate voltage in order to / reduce the force transmitted by the magnetic coupling when the speed is too high.
Therefore the polarization of the grid must be made more negative so as to block the tubes in the event that the speed of the generator becomes too large, and thus the increase in the speed transmitted by the coupling is avoided.
On the other hand, if the generator voltage decreases as a result of a decrease in speed, the positive value of the grid potential must be increased so that the tubes are made conductive, which increases the excitation. -
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tion and makes the magnetic coupling more energetic, increasing a
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both so the speed of the driven shaft. This amounts to saying, as in the cited patent, that the system comprises a means of establishing a relatively fixed gate potential according to the speed desired for the driven shaft and a means of varying this potential according to the speed variations of this tree.
RE rectifier tubes. 1 and RE.2 are of the two-plate type. RE.I is used in a circuit for producing a DC reference voltage, its anode current being supplied by a PL transformer. 1 supplied by the wires of the line L.1, L.2. The direct current circuit of this tube passes through point 7 of the FT transformer, the filter inductor 15, point CP.2 (which is part of a correction circuit which will be described later) and then through the potentiomè - 2.500 ohms P.10 speed control, point CF.l, then through the directed beam tube 6 (between anode A and KK cathode), point L, potentiometer P. 9 of 75 ohms, the midpoint of transformer- PL.l to reach the plates of tube RE. 1 and again at point 7 passing through the filament of this tube.
The dotted lines in Fig. 2 show the positive current path. An 8 microf'arada 14 capacitor is connected to this circuit to complete the filtration.
The circuit shown in the above paragraph produces the main reference voltage and is therefore subject to voltage variations between the wires L.l and L.2, which act through the transformer PL.l. The purpose of the reference voltage correction circuit is to eliminate these voltage variations, since the above circuit marked in dotted lines is the source of current supplied to tips 54 and 58 of an amplifying circuit. tor. This amplifier circuit in its entirety supplies the rectifier circuit which performs the critical control of the gates G by the wires 51 and 52.
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It can also be mentioned now that the amplifier circuit itself requires a power supply by the line wires L1 and L.2 (see transformer 0), and means of correcting the voltage are also employed in this circuit as will be explained later. :
Potentiometer P.10 serves as a retort a manually adjustable voltage bypass whereby the dotted line circuit described above through tubes 6 and RE.1 applies voltage to 1 == grids GR and GL of amplifier tube 3. This branch circuit is the next one as shown by the arrows in large lines on potentiometer P.10, points 55, BG, resistance of 100,000 ohms on,
points 56,57,58,59, resistance of 250,000 ohms 23, grids GR and GL; resistance of 250,000 ohms 24, points 53,54, CP.1 and return to potentiometer P.10. In other words, proportionally adjustable voltages are derived between the CP points. l and CP.2 and applied to the amplifier tube 3.
It is then the purpose of the regulation circuit to code the effect of the adjusted voltage applied to the grids of tube 3 according to the operation of the generator AL driven by the shaft D of the coupling C.
A negative potential dest supplied by the action of the tube RE.2 in the regulation circuit supplied by the transformer PL.2 connected to the generator AL. The positive current circuit for this tube goes from its anodes to its cathode through point BG, resistors 19 and 18 (10,000 and 40,000 respectively), point ED and the middle of transformer PL. 2, a filter capacitor of a microfarad being connected at 70 to this circuit.
The potential generated by tube RE.2 is directly proportional to the voltage of generator AL and this gives
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the means sought to carry out the regularization order
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tion at point BG, with the auxiliary manual adjustment given by potentiometer P.10.
Thus a reference voltage can be chosen by adjusting the potentiometer P.10 which determines the speed of the shaft of the coupling at which the tubes become active or inactive depending on the speed variation.
The connection with the RT.l and RT tubes. 2 is made through an amplifier circuit which will be described, but the point that needs to be made clear here is that the low gate potential? thus established by the reference voltage circuit through the tube RE.l is modified in accordance with the action of the generator AL through the regulating circuit in a manner analogous to what is described in the patent. cited. The difference which lies in the present invention is that the reference voltage which is subject to fluctuations in the line voltage is corrected by devices which will be described.
It can now be noted that the cathodes of tubes 6 and RE.2 are heated by a circuit C coming from transformer 0, the primary of which is connected to line wires L.1 L.2. This heating circuit also supplies the current to the cathode I of a rectifier tube 30 and to the cathode of the tube 3 of the resistance bridge in the amplifier circuit.
The rectifier tube 30 of the amplifier circuit supplies the direct current for the amplification. The cathode 31 of this tube is at the origin of the current which passes through the filter inductor 28, the 500 ohm resistor 32, the resistors of 100,000 ohms each 25 and 26 which act as a voltage divider for supply the current to the two anodes L and R of the tube of the amplifier of the resistor bridge. From these anoders L and R, the circuit is completed at the cathode M, the resistor of 2.200 ohms 22, the
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point 4] :, the resistor of 5.000 ohms 42 e :, the point uli- at the transformer .1. The 40 microfarad capacitor a30 connected to this circuit completes the filtering.
The primary of the transformer TR is connected to the wires L1 and L. 2. This circuit supplies a potential through the tube 3 and (* it controls the gates G of the tubes RT.1 and..1: \ '1'.2.
This potential is brought by wires 51 and 52 to the following circuit: midpoint of transformer KT. 1, resistance
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this BR, grids G, cathoc.es K and middle of the transformer KT. Bieia C the potenticl of the grids G is always in the same direction, but variable, tube 3 will bring this potential to the desired value, depending on whether the current will pass through the left or right anode of tube 3, as well as emerges from the following explanation:
A positive potential is maintained on the grid of
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straight to tube 3, the circuit being the following: CP.8, P. 10, points: 5 and RG, resistance 19, points 56,57.58,59, resistance 23 of 50,000 ohms, grids GR and GL, resistance d.e
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5C.OCO ohms 4, points 53, 54 and CP. 1.
Due to its large value (100,000 ohms), resistor 26 cannot supply enough current and the potential of the wires connected to the anode GR drops when tube 3 becomes conductive.
This produces a negative potential all along the circuit
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going to the cathodes K of the tubes RT.I and R1 '.. As a result, the grids G of these tubes are at a positive potential with respect to the cathodes. Therefore, RT.1 and RT.2 tubes allow more current to flow to tighten! ' the coupling of the coupling.
If the driven shaft D accelerates, which causes the voltage of the generator AL to increase, the potential difference across the resistor of 40.0COohm 18 increases and as a result the potential of the grids GR and GL is immediately overthrown by the current which traps
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c.a.ns the capacitor of two microarads 20. The circuit
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of inversion is the following: positive coming from the cathode of RE. 2, BG, 55, P.10, CP.1, 54,53, 24, GL. GR, 58,57,18, ED and midpoint of the secondary of PL.2.
This inversion of the potential of the GL and GR grids reverses the action of tube 3 on the RT tubes. 1 and RT. 2 and block these tubes as follows: in tube 3, the left grid GL becomes positive and the anode L, because of the resistor 25 drops the potential of the circuit which is connected to it and which includes the grids G of the tubes RT. 1 and RT.2. These turn negative, which locks the tubes until the speed of the driven shaft decreases enough to drop the voltage of the AL generator, after which the cycle begins again for a small varmation of speed in order to '' ensure regularization.
When a positive potential is applied to the GR or GL grids, the effect is increased by the fact that the other grid becomes negative. Therefore, when the R plate is positive, the L plate is negative and vice versa, and these plates cooperate to control the potential of the G gates. This can easily be seen by examining the respective connections of the G gates and the K cathodes.
Thus we see that the tube 3 is still in action to open or close the tubes RT.l and RT.2 in response to the regulating voltage supplied by the generator AL.
To clarify this point, we can say, referring to the generator circuit, that the main part of this circuit is that indicated in RE.2, BG, 19, 56, 18, ED and the middle of PL.2. There is however a circuit parallel to this main circuit which starts at BG and goes through 55, the potentiometer P.10, the points CP.
I, 54, 53, resistor 24, grids GL and GR, resistor 23, points 59, 58, 57, capacitor 20 or resistor 18, and finally arrives at point ED which is the negative of the two parallel circuits.
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In opposition to the above parallel circuits, another circuit can be trace which has its positive origin at the potentiometer P.10 and passes through points 55, BG, resistor 19, points 56, 57, 58,59, resistor 23 and the grid GR. This circuit continues through tube 3, resistor 24, points 53, 54, CP. 1, which closes the circuit through tube 3 to tube RE.1 as it has. already been described. It can thus be seen that if the circuit through the tube 6 makes the tube 3 conductive, this effect can be counterbalanced by the action of the circuit associated with the generator AL. This amounts to saying that the potentials of the GL and GR grids are reversed when the speed of the generator increases sufficiently.
Thus the circuit associated with the tube 6 constantly tends to make the tubes conductive when this circuit is active, whereas the circuit of the generator AL tends, on the contrary, when it acts, to block the tubes. In addition, the effect which occurs in the tube 3 is amplified so as to increase the voltage in accordance with the operation of the tube, which voltage is brought to the gates of the main tubes RT.1 and RT.2. Therefore the rectifier tube 30 provides a voltage which is much higher than that which is supplied by the generator AL.
Therefore, a small change in the voltage of the generator AL will bring about a much larger change in the voltage coming from the tube 3, and it is this latter variation which is brought to the gates of the RT tubes. 1 and RT.2 ..
Therefore, it can be seen that the tube 3 and its rectifier tube 30 together with their wiring constitute an amplifier circuit, resulting in an increased sensitivity with which the regulation system will react against any change in speed; regularization is thus improved.
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Bridging the circuit between tubes 30 and 3 is a cold cathode tube 29 (known as number VR-105). This tube constitutes an automatic leakage resistor and its characteristics are such that it causes a relative short-circuit when subjected to potentials exceeding a certain value. So if the voltage of tube 29 rises above its normal value, (for example due to fluctuations in the line voltage), the tube becomes a conductor and draws from the circuit to which it is connected sufficiently. current to bring the voltage back to the desired constant value.
Another cold cathode tube is placed on the RE tube output circuit. 1 (which is also the supply circuit for tube 6). This circuit is indicated by dotted arrows in fig.2; it is the marl which supplies the current to the points CP. 1 and CP.2 which lead to the adjustment potentiometer P.10. This tube It also constitutes an automatic leakage resistor to seduce the voltage fluctuations coming from the line.
The screen grid SG of tube 6 is supplied through resistor 13 of 12,000 ohms. It is understood that any increase in the positive voltage of the source of the gate potential would cause the increase in the voltage of the screen gate SG. This would cause the anode current to increase in tube 6. Therefore, the screen grid voltage must be kept constant. Increasing the anode current would cause an increased voltage to be applied at point 13.A, which needs to be corrected.
A cold cathode tube 12 is connected between point 13.A connected to cathode KK and points 92 and 91 of potentiometer P.9, which is connected to grid CG. Thus a part of the current from line 13, 13A, SG passes directly through tube 12 and arrives at points 92, 91 of potentiometer P.9.
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The potential of the KK cathode is raised since the positive current coming from the point 13A. has been led directly to point 91, This means that the voltage of P.9 and of the CG twist goes down relative to KK. The control grid is made more negative compared to the KK cathode which is made more positive.
On the other hand, the voltage of the screen grid SG has been slightly increased, even if this voltage has been appreciably regulated by the current in the tube 12.
Therefore, the potentiometer P .9 must be adjusted in such a way that an increase in the screen voltage is accompanied by a decrease in the voltage of the control gate CG. Thus, by compensating for an increase in the voltage of the screen grid SG by a drop in potential Ce the grid CG, a more constant current is obtained between the points CI - ,.! and CP.2 despite fluctuations in line voltage.
By making these adjustments, artificial voltage variations can be created in the reference voltage circuit beyond the variations likely in practice. A milliammeter (not shown) placed in series with the tube It would show any changes in current through this tube in response to artificial changes in voltage. The potentiometer P.9 is then adjusted so that these variations in current disappear, which indicates that any increase in the voltage of the screen grid is exactly compensated by a decrease in the potential of the grid CG.
The magnitude of the voltage variations which can be compensated for is plus or minus 30% sa.ns that movement of the milliammeter needle is noticeable.
Thus the tube 11 constitutes a leakage circuit regulating the anode voltage and the tube 12 constitutes a circuit.
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fired regulating the potential of the control grid.
Assuming the normal voltage is 105 volts and rises to 106 volts across one of these VU.-105 tubes, the current ranges from 0.0075 amps to 0.025 amps.
Since in the circuit including tube 6 the total current is only 0.080 amps, it can be seen that there is little tendency to increase the voltage in such a circuit. Any increase is prevented by the strong current which passes through the tube type VR.105. Thus the effect of the tubes 11, 12 and 29 is to maintain constant tensions in the wires 51 and 53 which terminate at the gratings of the rectifier.
Since the present invention provides a substantially constant voltage to the screen grid of tube 6, small changes in plate voltage cause only minimal variations in the current flowing through the tube.
Ordinarily, an increase in the plate voltage would cause an increase in the screen grid voltage, but in the present invention, the tube 12 provides a voltage regulator for the screen grid of the tube 6. In the present case, tube 6 acts as a current regulator. If the current flowing through potentiometer P.10 is constant, the desired voltage drop across this potentiometer will remain constant, which means that the base voltage of the gates of RT.l and RT.2 will be constant, whatever the voltage variations of the line L.1, L.2, L. 3. It should be understood, however, that the adjustment of the potentiometer P.10 determines the voltage of the reducer circuit against which the regulation circuit works.
It should also be remembered that the total current consumption in the grid circuit of tube 3 is so small, of the order of 2 to 5 microamperes, that the flow rate of the regulation system is not materially modified.
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The commercial designations of the tubes used are as follows: RT. 1 and RT.2 ............. EL C6J
3 ....................... 6N7
5 and 30 .................. 6X5GT 6 ........................ 1622
7 ....................... 5U4G 11,12 and 29 ............... VR 105
It should be understood that an ordinary screen grid tube can be substituted for the directed beam tube 6, but the latter is. preferable.
Some advantages of the invention can be listed as follows.
It is possible to easily obtain a speed reduction in the considerable ratio of 60 to 1 and a speed regulation of 3% under such conditions.
With a more moderate speed ratio, for example from 10 to 1, the speed regulation can be held at 1 or depending on the # = load variations.
With regard to the speed deviation at constant load from the desired speed, the circuit described allows a deviation of less than 0.10% to be obtained.
In view of the above, it is seen that the various objects of the invention are achieved and that other advantageous results are obtained.
How many changes can be made
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éJ, U circui t Sal1S get out of the c: .omêt: .nc of the il-lvcütio: ù, lé: dcccf'ip ... the previous tion and the drawings should be considered as an example of the system and not taken from a limiting sense.