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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY.
4, rue Boudenyna Anvers.
SYSTEMES REGULATEURS.
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 30 août 1943 aux noms de MM. Frederic Joseph BOEHLEN et Michel Akim BISKE.
La présente invention concerne des systèmes d'alimentation en courant redressé à régulation automatique , particulièrement prévus dans le but d'alimen- fourni à/ ter un courant redressé stabilisé/un circuit de façon proportionnelle à la con- sommation de celui -ci et ayant une compensation automatique des variations de chute de tension dans le circuit redresseur lorsque la charge augmente et en fonction de celle-ci. D'autres objets de l'invention concernent la correction de l'écart entre les courbes de tension et de magnétisation relatives aux modifi- cations du circuit de compensation et des moyens pour modifier le circuit pour le fonctionnement en tampon avec des batteries ou pour la charge de batterie, ainsi que pour tenir compte du vieillissement des éléments redresseurs.
Les dispositifs de la présente invention présentent des avantages dans le cas de variassions substantielles de la charge et dans le cas de variations intermittentes et périodiques de oelle-ci, comme c'est le cas , par exemple, dans des bureaux automatiques isolés nécessitant une alimentation en courant continu pour un fonctionnement intermittent, dans les installations à bord
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d'avions ou de véhicules divers dans lesquels il se produit des variations substantielles à la fois de l'alimentation en courant alternatif et de la charge et dans lesquelles il est nécessaire de répondre à des conditions sévères.
Bien que particulièrement prévu pour être utilisé en relation avec une batterie , celle-ci aidant pendant les périodes de points de charge, le dispositif peut fonctionner, en outre, en raison de ses caractéristiques de stabilité améliorée, avec des circuits d'utilisation reliés directement au redresseur sans batterie.
Il est prévu, associésavec le système régulateur perfectionné dédrit, une chaîne de relais fonctionnant progressivement et un dispositifde blocage de relais fonctionnant pour des valeurs croissantes de la chute de tension dans le circuit de charge , en premier lieu pour fermer le circuit de la bobine de compensation sur une résistance , 2 ) pour court-circuiter la résistance afin d'accroître la tension et, finalement, pour une chute de tension supérieure pour fermer un circuit d'alarme signalant que la régulation est insuffisante.
A ce dispositif est combiné un circuit de relaissensible aux tensions élevées et remettant successivement en circuit la résistance dans le circuit de la bobine de compensation, ouvrant le circuit dans le cas d'une augmentation ultérieure de tension et actionnantfinalement un circuit d'alarme dans le cas où la tension dépasse les possibilités de régulation. L'invention concerne également un circuit de commande de charge de batterie prévu pour adapter le circuit en vue d'une meilleure adaptation aux conditions de la charge.
Ces caractéristiques et d'autres de l'invention seront mieux comprises en se reportant à la description d'un example de réalisation décrit en relation avec le dessin joint.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin , l'alimentation du circuit du redresseur stabilisé se faitau moyen du transformateur à tension constante CVT relié aux bornes de l'alimentation en courant alternatif 1 et .
Le transformateur tel que représenté a deux enroulements primaires 4, et 5 qui sont connectés en parallèle- pour 220 volts suivant les connexions en traits pleins ou pour 380 volts en série, comme représenté en pointillé. Le transformateur possède trois autres enroulements , l'enroulement en haut à droite s dont le circuit est fermé sur une capacité 7 et qui a pour effet de stabiliser la tension de sortie par son courant induit. Il comprend également l'enroulement
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inférieur de droite 9 qui est le véritable enroulement secondaire, ainsi que l'enroulement inférieur de gauche 10 qui est un enroulement de compensation.
L'objet de ce transformateur est de maintenir la tension de sortie dans des limi- tes extrêmement étroites qui peuvent être de plus ou moins 1% ou moins pour des variations de tension de lignes, de plus ou moins 15%, et des variations de charge allant de 0 à 100%.
L'enroulement secondaire 9 de ce transformateur est relié à un auto- transformateur AT dont l'enroulement 12 est connecté en série avec l'enroulement à courant alternatif 14 d'un transformateur à noyau saturable ou une bobine de self à noyau saturable représentée d'une façon générale en SC. Le circuit d'excita. tion du redresseur, y compris le secondaire 9, est, comme représenté, relié par les fils 16 et 17 aux bornes opposées du côté alternatif du pont redresseur RB, afin d'exciter celui-ci sous l'action régulatrice de l'auto-transformateur et de la bobine de self saturable comme décrit plus loin.
Le circuit de redresseur en pont est de préférence du type au sélénium dont les bornes de sortie, conjugêes sontreliées par les fils 20 et 21 aux con- nexions du circuit de consommation 22 et 23. Et! relation avec le redresseur au sélénium, une prise de courant variable est prévue sur l'enroulement de l'auto- transformateur au moyen des bornes a et b , ces connexions étant utilisées au fur et à mesure du vieillissement des éléments redresseurs et remplacées par les con- nexions en traits pleins lorsque ceux-ci ont atteint un fonctionnement stable.
Suivant des caractéristiques de l'invention , l'enroulement de l'auto-transforme- teur 12 est muni de prises additionnelles c et d reliées à travers des contacts commandés par relais dans le conducteur 17, au redresseur dont la prise sera utilisée pour la marche en tampon et la prise d pour la charge en relation avec une batterie dans le circuit 4'utilisation .
Dans le but de régulariser la tension sur le redresseur suivant les valeurs de la charge, il est prévu une bobine de self saturable SC munie d'enroulements de régulation 25, 26 et 27, 28, convenablement connectés aux bornes à courant continu de sortie du pont de redressement RB, de façon à être excitês suivant les valeurs de la charge sur ce dernier, Pendant le fonctionnement normal en tampon, le courant redressé passe à travers lês enroulements séries 25 et 26 de la bobine saturable SC et réduit la élance de l'enroulement alternatif 14 ayant pour conséquence une augmentation de débit du redresseur. La force électro-
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motrice dans l'auto-transformateur augmente donc pour compenser l'accroissement de la chute de tension dans le circuit d'utilisation lorsque la charge croit.
Les enroulements séries 25 et28 agissent ainsi comme régulateurs de tension en fonction du courantdébité.
Etant donné que la courbe de magnétisation et la courbe de chute de tension des moyens de régulation ainsi prévus ne correspondent pas, il est, en outre, désirable de prévoir une régulation supplémentaire de tension agissant sous l'action de la charge.Suivant des caractéristiques de l'invention , ceci est réalisé au moyen des enroulements shunt 27 et qui sont représentes connectés sur la tension de sortie par les conducteurs 30 et 31 et qui sont actionnés sous l'action d'un circuit de relais lorsque cela est nécessaire.
Par suite, pendant le fonctionnement en tampon, lorsque la régulation par l'enroulement série le de la bobine saturable est trop faible, il est prévu qu'un signal caractérisant une tension trop faible ou une impulsion de commande sera envoyé sur le conducteur 32 pour faire fonctionner le relais 33 à travers un contact du contacteur 34. Ceci est réalisé au moyen du relais voltmétrique 37 connecté aux bornes du circuit d'utilisation, comme représenté, et dont les contacts haut et bas, H et L, sont connectés aux fils 45 et 32 respectivement . Il en résulte que la fermeture du contact bas L actionne un rslais de puissance 35 qui, par son contact de travail, forme le circuit des bobines 27 et 28 à travers une résistance 36.
Par suite, le champ magnétisant continu dans la bobine saturable augmentera et la réactance sera réduite, ce qui, à son tour, augmentera la tension de sortie. Sous l'action de l'augmentation de la tension de sortie et de l'ouverture du circuit ou de la terre au point L du conducteur 32, le relais 38 fonctionnera en série avec le relais 33 à travers le contact de blocage de celui-ci, comme représenté. Lorsque la terre est connectée au conducteur 32, indiquant de nouveau que la tension est faible, le relais 39 fonctionnera à travers un contact de travail du relais 38 et un contact d repos du relais 40.
Un relais de puissance 42 court-circuitera alors la résistance 30 en shuntant la connexion 43 et augmentera par conséquent le courant à travers les enroulements shunt 27 et 28 de la bobine saturable, augmentant ainsi encore la force électro-motrice de celle-ci. Lorsque la terre est de nouveau déconnectée du fil 32, le relais 40 fonctionnera en série avec le relais 39 à tra- vers le contact de blocage de ce dernier. Si une autre connexion est appliquée au fil 32, indiquant de nouveau que la tension est trop faible , elle produira une
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Impulsion sur le contact de gauche de travail du relais 40 pour actionner un cir- cuit d'alarme 48, indiquant une insuffisance de la régulation.
Il est prévu cependant que si la charge décroît et que la tension at- teigne la limite supérieure , une terre sera appliquée au fil 45 par la fermeture du contact H, à travers un autre contact de repos 54 du contacteur 34 et le relais
46 d'inversion de polarité fonctionnera. Ce relais appliquera , à travers son contact de travail et le contact de travail de droite du relais 40, un potentiel pour maintenir le relais 40 et court-circuiter le relais 39 à travers la connexion
41. Ceci provoque le relâchement du relais 39, ainsi que du relais 42, et la ré- sistance 36 est remisedans le circuit de l'enroulement shunt 27 et 28 de la bobine saturable. Aussitôt que la terre est déconnectée du fil 45, elle fait relâcher les relais 46 et 40.
Une tension trop forte est indiquée par une terre appliquée au fil 45, faisant fonctionner de nouveau le relais 46 et, cette fois, le relais
53 fait relâcher le relais 35 et, en conséquence , ouvre le circuit de l'enroule- ment shunt 27 et 28, réduisant ainsi la force électro-motrice dans le circuit de sortie. Lorsque la terre est déconnectée du fil 45, les relais 46 et 58 relâchent et le circuit de relais se trouve de nouveau en condition normale où toute la ré- gulation de tension est hissée à la bobine saturable, à travers les enroulements 25,26.
Une terne turc ultérieure du contact H, correspondant à une augmentation de tension, fermera un circuit d'alarme à travers le contact de repos de droite du relais 38,
Pour charger la batterie B en tampon sur les fils de sortie , une force électro-motrice plus élevée est nécessaire. Il est prévu de modifier le circuit pour répondre à ces conditions au moyen d'un commutateur 50 en série avec la bobine du contacteur multiple 34 pour exciter celui-ci, ce dernier étant muni de contacts 51, fermant un circuit 52 à la terre pour donner une signalisation de charge par une lampe et de même le contact mobile 53 est prévu pour ouvrir le fil 32 et le contact analogue 54 prévu pour ouvrir le fil 45 du circuit à tension commandée.
Simultanément , un contact mobile 55 ouvrira le circuit de la prise c, tout en connectant la pont de redressement à la borne b, au moyen du contact 56; par moyen d'un autre contact mobile 57, l'enroulement à courant alternatif 14, et au moyen du contact 58 , les enroulements série 25 et 26 de la bobine saturable sont court- circuités , En marne temps ,au moyen du contact 60 du contacteur 340 le circuit vers les enroulements 27 et 28 de la bobine saturable SC s'ouvre Ceci a pour
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conséquence de supprimer la commande automatique de régulation , de façon à permettre une augmentation de la force électro-motrice pour la charge.
En 64 est représenté un fusible et en 65 un'filtre à bobine de self dans le circuit de charge pour la protection de celui-ci de la façon usuelle.
Bien que la présente invention ait été décrite avec un exemple de réalisation, il est clair qu'elle n'est en rien limitée au dit exemple, et que celui-ci est susceptible de variantes et modifications, sans sortir du domaine de l'invention.
RESUEE.
La présente invention concerna des systèmes d'alimentation par redresseurs stabilisés, permettant en particulier de compenser les variations de tension de la source d'alimentation en courant alternatif ainsi que les variations de charge et un fonctionnement en tampon ou en charge avec une batterie auxiliaire .
Des circuits comprenant une bobine de self saturable et un transformateur à tension constante sont associés avec les circuits de relais dans le but d'obtenir des caractéristiques de régulation convenables.
L'invention permet de corriger l'écart entre les courbes de tension et de magnétisation relatives aux modifications du circuit de compensation , et des moyens sont prévus pour modifier le circuit pour le fonctionnement en tampon avec des batteries, ou pour la charge de batteries, ainsi que pour tenir compte du vieillissement des éléments redresseurs.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY.
4, rue Boudenyna Antwerp.
REGULATORY SYSTEMS.
This invention is the subject of a patent application filed in the United States of America on August 30, 1943 in the names of MM. Frederic Joseph BOEHLEN and Michel Akim BISKE.
The present invention relates to self-regulating rectified current supply systems, particularly intended for the purpose of supplying a stabilized rectified current / circuit in a manner proportional to the consumption thereof and having automatic compensation for variations in voltage drop in the rectifier circuit when and as a function of the load. Other objects of the invention relate to the correction of the difference between the voltage and magnetization curves relating to modifications of the compensation circuit and to means for modifying the circuit for operation in buffer mode with batteries or for battery charge, as well as to take account of the aging of the rectifying elements.
The devices of the present invention have advantages in the case of substantial variations in the load and in the case of intermittent and periodical variations thereof, as is the case, for example, in isolated automatic offices requiring a power supply. in direct current for intermittent operation, in on-board installations
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various airplanes or vehicles in which there are substantial variations in both AC power and load and in which severe conditions have to be met.
Although particularly intended for use in connection with a battery, the latter helping during periods of charging points, the device can also operate, due to its characteristics of improved stability, with user circuits directly connected. to the rectifier without battery.
It is provided, associated with the improved regulator system described, a chain of gradually operating relays and a relay blocking device operating for increasing values of the voltage drop in the load circuit, in the first place to close the circuit of the load coil. compensation on a resistor, 2) to short-circuit the resistor to increase the voltage, and ultimately for a higher voltage drop to close an alarm circuit indicating that regulation is insufficient.
To this device is combined a releasable circuit to high voltages and successively reconnecting the resistance in the circuit of the compensation coil, opening the circuit in the event of a subsequent increase in voltage and finally actuating an alarm circuit in the circuit. case where the voltage exceeds the regulation possibilities. The invention also relates to a battery charge control circuit provided to adapt the circuit for better adaptation to the conditions of the charge.
These and other characteristics of the invention will be better understood by referring to the description of an exemplary embodiment described in connection with the accompanying drawing.
In the exemplary embodiment shown in the drawing, the supply of the stabilized rectifier circuit is effected by means of the constant voltage transformer CVT connected to the terminals of the alternating current supply 1 and.
The transformer as shown has two primary windings 4, and 5 which are connected in parallel - for 220 volts following the connections in solid lines or for 380 volts in series, as shown in dotted lines. The transformer has three other windings, the top right winding s, the circuit of which is closed on a capacitor 7 and which has the effect of stabilizing the output voltage by its induced current. It also includes winding
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lower right winding 9 which is the true secondary winding, as well as the lower left winding 10 which is a compensation winding.
The object of this transformer is to keep the output voltage within extremely narrow limits which can be plus or minus 1% or less for line voltage variations, plus or minus 15%, and variations in line voltage. load ranging from 0 to 100%.
The secondary winding 9 of this transformer is connected to an auto-transformer AT whose winding 12 is connected in series with the alternating current winding 14 of a saturable core transformer or a saturable core choke coil shown in d 'generally in SC. The circuit excited. tion of the rectifier, including the secondary 9, is, as shown, connected by the wires 16 and 17 to the opposite terminals of the AC side of the rectifier bridge RB, in order to excite the latter under the regulating action of the auto- transformer and the saturable choke coil as described later.
The bridge rectifier circuit is preferably of the selenium type whose output terminals, conjugates are connected by wires 20 and 21 to the connections of the consumption circuit 22 and 23. And! relation with the selenium rectifier, a variable current outlet is provided on the winding of the autotransformer by means of terminals a and b, these connections being used as the rectifier elements age and replaced by the solid line connections when they have reached stable operation.
According to characteristics of the invention, the winding of the auto-transformer 12 is provided with additional taps c and d connected through contacts controlled by relays in the conductor 17, to the rectifier, the outlet of which will be used for the buffer operation and the socket d for charging in connection with a battery in the circuit 4 'use.
In order to regulate the voltage on the rectifier according to the values of the load, a saturable self-inductor coil SC is provided with regulation windings 25, 26 and 27, 28, suitably connected to the DC output terminals of the RB rectifier bridge, so as to be excited according to the values of the load on the latter, During normal buffering operation, the rectified current passes through the series 25 and 26 windings of the saturable coil SC and reduces the momentum of the 'AC winding 14 resulting in an increase in flow rate of the rectifier. The electro- force
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motor in the autotransformer therefore increases to compensate for the increase in the voltage drop in the load circuit when the load increases.
The 25 and 28 series windings thus act as voltage regulators as a function of the current delivered.
Since the magnetization curve and the voltage drop curve of the regulating means thus provided do not match, it is furthermore desirable to provide additional voltage regulation acting under the action of the load. of the invention, this is achieved by means of the shunt windings 27 and which are shown connected to the output voltage by the conductors 30 and 31 and which are actuated under the action of a relay circuit when necessary.
As a result, during buffering operation, when the regulation by the series winding le of the saturable coil is too low, it is expected that a signal characterizing too low a voltage or a control pulse will be sent to the conductor 32 for operate relay 33 through a contact of contactor 34. This is done by means of voltmeter relay 37 connected to the terminals of the user circuit, as shown, and whose top and bottom contacts, H and L, are connected to the wires 45 and 32 respectively. As a result, the closing of the low contact L activates a power relay 35 which, through its working contact, forms the circuit of the coils 27 and 28 through a resistor 36.
As a result, the continuous magnetizing field in the saturable coil will increase and the reactance will be reduced, which in turn will increase the output voltage. Under the action of the increase in the output voltage and the opening of the circuit or of the earth at point L of the conductor 32, the relay 38 will operate in series with the relay 33 through the blocking contact of the latter. ci, as shown. When earth is connected to conductor 32, again indicating that the voltage is low, relay 39 will operate through a make contact of relay 38 and a close contact of relay 40.
A power relay 42 will then short-circuit resistor 30 by bypassing connection 43 and consequently increase the current through shunt windings 27 and 28 of the saturable coil, thereby further increasing the electro-motive force thereof. When earth is disconnected from wire 32 again, relay 40 will operate in series with relay 39 through the latter's blocking contact. If another connection is applied to wire 32, again indicating that the voltage is too low, it will produce a
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Impulse on the left working contact of relay 40 to actuate an alarm circuit 48, indicating insufficient regulation.
It is expected, however, that if the load decreases and the voltage reaches the upper limit, an earth will be applied to wire 45 by closing contact H, through another normally-closed contact 54 of contactor 34 and the relay.
46 reverse polarity will work. This relay will apply, through its working contact and the right-hand working contact of relay 40, a potential to hold relay 40 and short-circuit relay 39 through the connection.
41. This causes relay 39 to release, as well as relay 42, and resistor 36 is returned to the circuit of shunt windings 27 and 28 of the saturable coil. As soon as the earth is disconnected from wire 45, it releases relays 46 and 40.
Too high a voltage is indicated by a ground applied to wire 45, again causing relay 46 to operate and, this time, relay.
53 releases relay 35 and accordingly opens the circuit of shunt winding 27 and 28, thereby reducing the electro-motive force in the output circuit. When earth is disconnected from wire 45, relays 46 and 58 release and the relay circuit is again in normal condition where all voltage regulation is pulled up to the saturable coil, through windings 25,26.
A subsequent Turkish dull of contact H, corresponding to an increase in voltage, will close an alarm circuit through the right rest contact of relay 38,
To charge battery B as a buffer on the lead wires, a higher electro-motive force is required. It is planned to modify the circuit to meet these conditions by means of a switch 50 in series with the coil of the multiple contactor 34 to energize the latter, the latter being provided with contacts 51, closing a circuit 52 to earth for give a charge signal by a lamp and likewise the movable contact 53 is provided to open the wire 32 and the analogous contact 54 provided to open the wire 45 of the voltage-controlled circuit.
Simultaneously, a movable contact 55 will open the circuit of the socket c, while connecting the rectifying bridge to the terminal b, by means of the contact 56; by means of another movable contact 57, the alternating current winding 14, and by means of the contact 58, the series windings 25 and 26 of the saturable coil are short-circuited, in time, by means of the contact 60 of the saturable coil. contactor 340 the circuit to the windings 27 and 28 of the saturable coil SC opens This has for
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As a consequence of eliminating the automatic regulation control, so as to allow an increase in the electro-motive force for the load.
At 64 is shown a fuse and at 65 a choke coil filter in the load circuit for protection thereof in the usual manner.
Although the present invention has been described with an exemplary embodiment, it is clear that it is in no way limited to said example, and that the latter is susceptible of variations and modifications, without departing from the scope of the invention. .
RESUEE.
The present invention relates to power supply systems by stabilized rectifiers, making it possible in particular to compensate for variations in the voltage of the alternating current power source as well as variations in load and operation as a buffer or in load with an auxiliary battery.
Circuits comprising a saturable inductor coil and a constant voltage transformer are associated with the relay circuits in order to achieve suitable regulation characteristics.
The invention makes it possible to correct the deviation between the voltage and magnetization curves relating to modifications of the compensation circuit, and means are provided for modifying the circuit for operation in buffer mode with batteries, or for charging batteries, as well as to take account of the aging of the rectifying elements.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.