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EMI1.1
La société dite : AUTOMATiC ELOCTRIC LtLBORATORiAS INC. à Chicago 7 Etat d'lllinois (Etats-Unis d'Amérique) Dispositif réducteur de-fréquence* Convention Internationale :Demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 597,460 déposée le 4 juin 1945 parHarold James McCreARY dont la demanderesse est l'ayant-droit.
La présente invention se rapporte en général aux ré- ducteurs de fréquence qui utilisent la saturation d'un noyau ferromagnétique pour produire des courants alternatifs ayant d'alimentation une fréquence inférieure à celle d'une source/de courant alter- natif, et en particulier, à des améliorations dans la construc- tion des noyaux magnétiques et dans la disposition des circuits électriques de ces réducteurs de fréquence.
Le brevet britannique n 24.777/46 divulgue une nou- velle structure de noyau utilisable pour des transformateurs magnétiques de fréquence, et eh montre Inapplication à un trans- formateur de fréquence conçu pour produire un courant de sortie ayant une fréquence qui soit un harmonique ou sous-harmonique d'ordre pair de la fréquence d'une source d'alimentation de courant alternatif. Suivant la présente invention, on a prévu
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des dispositions de circuits pour utiliser cette même struc- ture de noyan afin de produire un courant de sortie pouvant avoir une fréquence égale à un sous-harmonique d'ordre impair de la. fréquence de la source d'alimentation de courant alter- natif ou encore n'importe quelle autre fréquence désirée, inférieure à celle de la source.
Ceci est obtenu en couplant in- ductivement un ensemble de circuits accordés, au noyau qui est excité pat une source de courant alternatif, de manière à créer des courants oscillants de différentes fréquences qui circulent dans les circuits accordés, la somme des fréquences des courants oscillants étant égale à la fréquence de la source.
Le but principal de la présente invention est de procurer un générateur réducteur de fréquence ayant une structure magnétique unitaire. un autre but consiste à augmenter le rendement de ces générateurs par l'usage d'une structure magnétique amélio- rée, qui permet l'emploi d'un ou de plusieurs enroulements entourant complètement plusieurs circuits magnétiques, de façon qu'il en résulte des pertes dans le cuivre plus faibles, et des circuits magnétiques plus courts et plus efficaces que ceux utilisés précédemment.
Un autre but de l'invention est de procurer un générateur réducteur de fréquence du caractère décrit ci-dessus, dans lequel les différents circuits accordés sont couplés inductivement à différents chemins magnétiques que comporte le noyau et dans lequel les circuits sont reliés électriquement de façon à contrôler la. forme de la courbe du courant oscillant dans le circuit de sortie du générateur.
Plusieurs formes de l'invention sont illustrées par les dessins schématiques ci-joints dans lesquels :
La fige 1 montre une forme du générateur réducteur de fréquence amélioré.
La fige 2 montre une forme modifiée du générateur de la fige 1,, La fig. 3 montre une autre modification du générateur
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de la fig. l.
La fi.4 montre encore une autre variante du géné- rateur de réducteur de fréquence,
Les fige 1A à 4a montrent les courbes des tensions de sortie obtenues par les modifications correspondantes du géné- rateur.
Le dispositif suivant l'invention comporte un noyau magnétique saturable construit sous la forme d'une croix ayant les extrémités reliées, et portant des enroulements dont certains entourent les bras de la croix, et d'autres sont bo- binés autour de coins diamétralement opposés de la croix.
Deux au plus de ces enroulements sont reliée en série à une source de courant alternatif, un ou plusieurs de ces en- roulements sont connectes à un condensateur ou à un circuit de sortie, et les enroulements restants sont connectés à des condensateurs, et en certains cas sont interconnectés avec les premiers enroulements pour modifier la forme de la courbe des tensions de sortie.
La fig. 1 montre un noyau magnétique 1, constitué de préférence de tales découpées en forme de E, de la manière renseignée dans le brevet britannique sus-mentionné et sur le- quel sont bobinés quatre enroulements. L'un de ces enroulements
2 est bobiné autour de deux angles opposés diagonalement de l'intersection des pièces en croix du noyau 1. Un second en- roulement 3, est bobiné autour des deux autres angles de la croix. Deux autres enroulements,4 et 5, sont bobinés chacun autour d'un des bras de la croix formée au centre du noyau l.
Les enroulements 2 et 3 sont connectés en série à deux bornes d'entrée 6 et 7, lesquelles sont à leur tour réunies à une sour- ce de courant alternatif 8. L'enroulement 3 est également con- necté à deux bornes de sortie 9 et 10, qui sont elles-mêmes réunies à un circuit d'utilisation Il. Les condensateurs 12 et 13 shuntent respectivement les enroulements 2 et 3. L'enroulement 4 est shunté par le condensateur 14, et cette combinaison en
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parallèle est connectée en série avec l'enroulement 5 et le condensateur 15.
Le noyau 1 possède deux chemins magnétiques l'un de ces chemins étant dirigé suivant la branche centrale verti- cale de la croix, l'autre au travers de la branche centrale horl- zontale* L'enroulement 2 entoure ces deux chemins, de façon qu'il s'y produise des forces magnétomotrices dirigées vers le haut dans la branche verticale et vers la gauche dans la bran- che horizontale, lorsque l'enroulement est excité par un cou- rant circulant toujours dans le même sensL'enroulement 3 en- toure également ces 2 chemins, nais dans le sens opposé par rapport à l'enroulement 2, car l'enroulement 3 produit des for- ces magnétomotrices dirigées vers le bas dans la branche ver- ticale et vers la droite dans la branche horizontale,
lorsqu{il est excité par un courant de même sens' il apparaît donc que les forces magnétomotrices produites par des courants circulant dans les enroulements 2 et 3 se conjuguent toujours dans un des che- mins magnétiques, et s'opposent toujours dans l'autre,
11 a été trouvé qu'un courant alternatif ayant une fréquence égale au 1/3 de celle de la source sera fourni au cir- cuit d'utilisation à l'aide de ce dispositif, lorsque tous les enroulements ont un nombre égal de spires et que les condensateurs
12, 14, 15 et 13 sont respectivement dans les rapports 1:4:10:
50,, La forme de la courbe de la tension développée aux bornes 9 et 10 est montrée à la fige lA,
La fige 2 est analogue à la fige 1, excepté que dans ce cas l'enroulement 3 est également connecté en série avec l'enrou- lement 5, le condensateur 15, et la combinaison en parallèle de l'enroulement 4 et du condensateur 14. Cette modification des connexions entraine un changement considérable dans la forme de la courbe de la tension de sortie développée aux bornes 9 et 10, comme le montre la fige 2A.
Dans cecas, la tension de sortie comporte un élément important de la fréquence d'entrée, lequel élément est négligeable dans le circuit de la fige 1.
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Dans la fige 3, les connexions ont subi une nouvelle modification en connectant le condensateur 14 en parallèle sur la combinaison en série de l'enroulement 5 et du condensateur 15 la au lieu de l'enroulement 4. La forme de la courbe de/tension de sortie développée aux bornes, 9 et 10 avec ces connexions est montrée à la fig' 3A. Un voit qu'il s'agit presque d'une onde carrée pouvant être avantageusement utilisée comme source d'im- pulsions par redressement, ou par insertion d'une source de cou- rant continu en série dans la sortie, de façon à produire une tension de sortie pulsatoire gardant la même polarité.
Le front raide et les angles aigus de l'onde produite indiquent la pré- sence de nombreux harmoniques élevés, lesquels sont désirables dans un générateur réducteur de fréquence utilisé comme source de courant d'appel dans une installation téléphonique* Dans un tel système, le courant d'appel doit contenir des harmoniques élevés s'il faut produire un signal de retour satisfaisant, puis- que la fréquence fondamentale du courant d'appel est trop basse pour être efficacement transmise dans les circuits mis en jeu et reproduite par le récepteur du poste appelant.
Les dispositifs de circuits décrits jusqu'à présent conviennent particulièrement bien pour la production d'un courant alternatif ayant une fréquence égale à 1/3 de celle de la source.
La modification illustrée par la fige 4 est tout à fait adaptée à la production d'un courant alternatif ayant n'importe quelle fréquence désirée inférieure à celle de la source. Dans ce dis- positif,deux enroulements additionnels 16 et 17 entourant chacun un des bras de la croix formée au centre du noyau 11, sont con- nectés aux bornes 6 et 7 en série avec l'enroulement 2? Le cou- rant de sortie est obtenu des enroulements 4 et 5, lesquels sont connectés en série aux bornes de sortie 9 et 10, shuntées par le condensateur 18, qui accorde le circuit de sortie sur la fré- quence de sortie* L'enroulement 3 est divisé dans ce cas en 2 parties 3a et 3b. -La partie 3a est accordée par le condensateur 13 à une fréquence égale à celle de la source 8, diminuée de la valeur désirée pour la fréquence de sortie;
la partie 3b est
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connectée à une source de courant continu 19 en série avec une bobine d'arrêt 20 et une résistance variable 21. La bobine d'arrêt 20 est utilisée pour éviter que le courant alternatif circule à travers la batterie 19 comme résultat des tensions alternatives induites dans l'enroulement 3b.La résistance variable 21 est utilisée pour contrôler l'intensité du courant continu débité dans 1'enroulement 3b, dans le but d'amener le noyau 1 dans la portion désirée de sa courbe de magnétisation et faciliter par là l'établissement des courants oscillants dans les circuits accordés.
La forme de la courbe de la tension de sortie développée aux bornes 9 et 10, les condensateurs 13 et 18 étant choisis de façon à obtenir une fréquence de sortie égale à 1/3 de celle de la source 8 est montrée par la fig. 4A.
Dans tous les générateurs abaisseurs de fréquence connus actuellement et utilisant plusieurs circuits accordés couplés au moyen d'un noyau magnétique saturable, 11 était nécessaire d'utiliser pour chaque circuit accordé des inductances et des condensateurs linéaires* Un a découvert que l'emploi d'inductances linéaires distinctes dans chaque circuit accordé est inutile lorsque ces circuits accordés comprennent des enroulements entourant plusieurs cnemins magnétiques différents du noyau saturable comme indiqué ici,
puisque dans ce cas chaque enroulement peut se comporter comme une inductance linéaire pendant les moments où la chemin magnétique particulier auquel il est couplé n'est pas saturé' '-'est pourquoi on a été à même de produire un générateur abaisseur de fréquence ayant une construction magnétique unitaire, et qu'il en résulte un dispositif ayant un volume compact et de construction économique' De plus, grce à l'utilisation de la nouvelle structure de noyau comportant deux chemins magnétiques, entourés tous deux par ma totalité d'un enroulement unique dont l'ouverture n'est que 0,71 fois la section,totale des deux chemins magnétiques, il est possible de réaliser un générateur abaisseur de fréquence ayant un rendement plus élevé que ceux divulgués précédemment,
du fait de la. diminution des pertes dans le cuivre et de la meilleure
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structure magnétique rendue possible par cette construction.
En couplant électriquement de diverses façons les différents circuits accordés, lesquels sont couplés chacun inductivement à un chemin de flux magnétique différent dans un noyau commun, il est possible de contrôler la forme de la courbe de la tension de sortie du générateur abaisseur de fréquence.
Il est bien entendu que ce qui précède n'est cité qu'à titre d'exemple et que de nombreuses variantes peuvent être réa- lisées dans les détails de construction, la combinaison et la disposition des parties sans se départir de l'esprit et de la portée de l'inventio.
Revendications.
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