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Circuit suppresseur de vagues de voltage.
La présente invention concerna en général des cir- cuits suppresseurs de vagues de voltage et plus particuliè- rement des circuits suppresseurs de vagues de voltage pour des systèmes dans lesquels des réactances sont utilisées conjointement avec des dispositifs de redressement.
Dans des circuits redresseurs comme on en emploie pour transformer du courant alternatif en courant continu, ce qui convient par exemple pour charger des batteries d'ac- cumulateurs, on emploie fréquemment des bobines de selfin- duction dans la sortie des dispositifs redresseurs pour égaliser l'écoulement du courant redressé. On a observé que les bobines de selfinduction donnent parfois -naissance à une haute vague de voltage inductive comme résultat de
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certaines conditions passagères de courant dans le circuit, et cela a souvent un effet nuisible sur les dispositifs redresseurs associés.
Le but général de la présente invention est' de pré- voir des dispositifs empêchant le dommage qui autrement ré- sulterait de la formation de telles vagues de voltage in- ductives.
Une caractéristique de la présente invention est de fournir une bobine de selfinduction ayant un enroule .ent filtrant et un ou plusieurs enroulements auxiliaires pour neutraliser à certains moments l'effet de l'enroulement filtrant. Une autre caractéristique est de fournir des moyens de circuit pour rendre 1'enroulement auxiliaire actif à certains moments et non-actif à d'autres moments.
Une autre caractéristique est encore de fournir, dans un système redresseur contenant une réactance, un dispositif pour empêcher la détérioration du dispositif redresseur, due aux vagues de voltage causées par la réactance.
L'invention sera mieux comprise d'après la descrip- tion suivante de deux méthodes d'application qui sont don- nées à titre d'exemples, et avec référence aux dessins an- nexés comprenant les fig. I et 2. La fig. I montre l'inven- tion appliquée à un chargeur de batterie par demi-onde et la fig. 2 montre l'invention appliquée de la même manière à un chargeur de batterie par onde entière.
Si on se reporte d'abord à la fig. I, le circuit chargeur de base est indiqué par des traits forts et la Lanière dont il fonctionne est si bien connue qu'elle néces- site seulement peu d'explication. Son actionnement commence par la fermeture des contacts III et 112, manuellement ou automatiquement, par exemple en réponse au fait que l'état de change, de la batterie II3 a été réduit à un niveau déter-
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miné à l'avance par la charge de courant continu 114. Lors- que le contact III est fermé, du courant alternatif est four- ni à l'enroulement primaire du transformateur 115 par une ligne 116 qui sera supposée être un conducteur principal d'un système' industriel de distribution de force motrice.
Un voltage alternatif est alors induit dans l'enroulement secondaire du transformateur.
Comme le tube II? à décharge dans le gaz est capable de conduire le courant seulement dans un sens, (c'est-à- dire de la plaque au filament) et agit pour bloquer l'écou- lement du courant pendent la moitié de chaque alternance de voltage induite dans l'enroulement secondaire du trans- formateur, pendant l'autre moitié il permet au courant de s'écouler dans la boucle supérieure comprenant l'enroule- ment secondaire du transformateur 115, la batterie 113, le contact 112, la résistance variable 118, l'enroulement 119 de la self induction de filtre et le tube II? en série.
La selfinduction est prévue dans cette boucle pour égaliser l'écoulement de courant redressé dans celle-ci tandis que la. résistance. variable 118 sert à régler la grandeur du courant de charge.
On a monté en pont sur le tube II? un circuit sup- presseur de vagues de voltage renfermant en série un enrou- lement de bobine de selfinduction 120, une résistance 121 et un condensateur 122. Il est évident que 121 peut être une résistance indépendante comme on l'a représenté ou bien peut représenter la résistance intérieure de l'enroulement 120. Le condensateur 122 combat toute tendance de la part de la batterie 113 à provoquer l'écoulement de courant con- tinu dont le circuit de boucle extérieur renfermant l'enrou- lement 119 et 120 en série. De plus sa capacité est telle qu'il donne au circuit suppresseur de vagues de voltage une
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très grande impédance pour le courant de la fréquence indui- te dans l'enroulement secondaire du transformateur 115 pen- dant l'opération normale de charge.
Le circuit suppresseur de vagues de voltage est donc sensiblement sans effet sur la charge normale de la batterie.
En l'absence de ce circuit suppresseur on a observé au'une selfinduction de filtre,telle que l'enroulement 119, tend à certains moments à produire dans la boucle chargeant la batterie des vagues inductives de courant qui peuvent être nuisibles pour le tube 117. Ces vagues de voltage peu- vent être provoquées par des fluctuations brusques du voltage de la ligne 116 ou de la charge 114; de même elles peuvent être provoquées par un cliquetis des contacts III et 112 ou simplement par l'ouverture ou la fermeture d'un de ces con- tacts en certains points critiques dans un changement donné du voltage de ligne.
La force contre-électromotrice produite dans l'enroulement 119 à ces moments possède un sens dépen- dant de la nature de la condition passa.gère qui provoque la vague de voltage at par conséquent elle tend à provoquer un passage du courant dans la boucle de chargement de la batterie parfois dans le sens dans lequel le tube 117 est ca- pable de conduire le courant et à d'autres moments dans le sens opposé.Dans ce dernier cas si la vague de voltage est suffisamment élevée pour dépasser le voltage de pointe inver- se du tube elle crée à l'intérieur du tube un arc qui malgré le fait que la vague est de nature passagère, est entretenu dans la suite par le voltage relativement bas de la batterie 113 jusqu'à ce que le tube brûle.
Le circuit suppresseur de vagues de voltage agit effec- tivement pour empêcher cette détérioration du tube par suite du fait que chaque fois qu'une vague de voltage est produite dans l'enroulement 119, un voltage correspondant est produit
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dans l'enroulement 120. Tels qu'ils sont appliqués au tube 117, ces deux voltages sont en sens opposé et tendent par conséquent à s'annuler l'un l'autre; mais ils provoquent le passage d'un courant dans le circuit de boucle extérieur comprenant, en série l'enroulement 119 et 120, la résistan- ce 121, le condensateur 122, l'enroulement secondaire du transformateur 115, la batterie 113, le contact 112 et la résistance 118. Par le fait que ce courant a une nature de haute fréquence on comprend que le circuit suppresseur de vagues de voltage offre peu d'impédance a son passage.
La résistance 121 est établie avec une, valeur telle que la chute de voltage se produisant dans celle-ci par suite de l'écoulement du courant est approximativement égale au vol- tage produit dans l'enroulement 120 tandis que la chute de voltage dans la branche supérieure du circuit de boucle est approximativement égale au voltage produit dans l'enroule- ment 119. En d'autres termes., pour ce qui concerne les va- gues de voltage, le circuit suppresseur complète un pont équilibré par rapport aux bornes du tube II? et en conséquen- ce la différence de voltage produite en travers du tube par suite de l'état passager régnant alors est suffisante pour provoquer l'interruption du tube.
Une situation spéciale méritant une mention se pro- duit lorsque la vague de voltage résulte de l'ouverture du contact 112 alors que le tube 117.est parcouru par un cou- rant et que le voltage induit dans l'enroulement secondaire du transformateur 115 est à. sa valeur de pointe ou près de celle-ci. Dans ce cas, le contact ouvert 112 empêche le cir- cuit de fonctionner comme un pont équilibré de la manière indiquée ci-dessus. En conséquence, la force contre-électro- motrice produite dans l'enroulement 120 fait que le tube 117 s'allume en arrière et conduit-le c.ourant momentanément du filament vers la plaque. Cet arc n'est toutefois pas en-
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tretenu par suite du fait que la batterie 113 est déconnec- tée du tube au contact 112 et il ne produit par conséquent aucun effet nuis ible .
Si on le désire,, on peut éliminer facilement les arcs même de cette dernière nature. Par-exemple,le contact 112 peut être shunté par une résistance et un condensateur en série, comme on l'a représenté en pointillé: le pont équili- bré est ainsi maintenu même lorsque le contact 112 est ouvert.
Suivant une variante, le contact 112 pourrait être placé dans le circuit de plaque du tube 117 en un point marqué X auquel cas le courant;provenant de la vague circulerait par le circuit extérieur cornue on l'a décrit antérieurement, même s'il est provoqué par l'ouverture du contact 112.
Si l'on se reporte maintenant au système redresseur d'onde entière de la fig.2' il est évident que le principe xis enjeu est fondamentalement le même que celui de la fig.
I. Ici toutefois il y a d ux tubes redresseurs qui sont cn action alternativement de la manière bien connue. Pendant le demi-cycle au cours duquel le tube 2I7a est non-conducteur, le tube 217b permet au courant induit dans la section de droite de l'enroulement secondaire du transformateur 215 de s'écouler du point milieu du secondaire par la batterie 213, le contact 212, la résistance variable 212, l' enroule- ment 219 de la bobine de selfinduction, le tube 217b et re- tour à l'extrémité de droite du secondaire.
De même, pendant le demi-cycle pour lequel le tube 217b est non-conducteur, le tube 217a permet au courant induit dans la section de gau- che de l'enroulement secondaire du transformateur de s'écou- ler à partir du point médian de ce secondaire par la batte- rie 213, le contact 212, la résistance variable 218, l'en- roulement 219, le tube 217a et retour à l'extrémité de gauche du secondaire. L'enroulement 219 égalise l'écoulement ou
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courant redressé venant des deux tubes redresseurs tandis que la résistance variable permet le réglage du taux de charge..
Chaque tube redresseur est shunté par un circuit suppresseur de vagues de voltage,, renfermant un condensa- teur, une. résistance et un enroulement auxiliaire sur la bobine de self induction.. Chacun des enroulements auxiliaires a de préférence le même nombre de spires que l'enroule-ment de filtre 219, mais ceci n'est pas essentiel. Comme on l'a expliqué à propos de la fig. I, les condensateurs empêchent le courant de la fréquence induite dans l'enroulement secon- daire du transformateur 215 au cours de l'opération normale de charge, et le courant continu venant de la batterie 213, de circuler dans les circuits suppresseurs de vague de vol- tage respectifs.
Même si toutefois les enroulements 220a et 220b tendent à s'exciter légèrement en série l'un avec l'au- treà. partir du courant de fréquence de charge normale in- duit dans l'enroulement secondaire du transformateur 215, ceci n'aura aucun effet sur 1-'enroulement 219,, attendu que le. flux produit dans le noyau de la selfinduction par l'en- roulement 220a est déphasé de 180 avec celui produit par L'enroulement 220b, de sorte que les deux flux s'annulent.
On voit donc que les deux circuits de dérivation ne nuisent pas au fonctionnement normal de la selfinduction de filtre, et que leur effet sur les fluctuations de la batterie est négligeable. Ceci a été vérifié par des expériences.
Comme on l'a observé dans le cas du redresseur de demi-onde, un fonctionnement des contacts 2II àu 212, une fluctuation brusque dans la charge 214 ou dans le voltage de la ligne 216 peut provoquer la production d'un voltage en vague dans l'enroulement 219 de la selfinduction de filtre.
Lorsque ceci se produit chaque enroulement auxiliaire de la
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selfinduction fonctionne de la même manière que l'enroulement auxiliaire de la fig. I pour protéger ainsi qon tube redres- seur associé, en neutralisant le voltage de vague qui autre- ment se manifesterait à travers des bornes de ce tube.
Le contact 212 est shunté par un condensateur et une résistance en série et ceci empêche, en fournissant un trajet de faible impédance pour le courent de vague même lorsque le contact 212 est ouvert, l'un ou l'autre des tubes de s'étein- dre par suite de conditions en vague précipitées,par l'ouver- ture du contact 212. Bien qu'une semblable extinction ne pro- voque pas d'inconvénient dans un redresseur de demi-onde par suite de l'absence de tous moyens d'entretenir l'arc au-delà de la période de vague de voltage, il n'en est pas de même dans un redresseur d'onde entière.
On a observé que si l'un ou l'autre des tubes 217a, 217b produit un arc pendant que le contact 211 reste fermé (comme cela se produit fréquemment sous l'effet de l'ouverture du contact 212, s'il n'y avait pas de circuit de shunt autour de ce contact) l'arc serait entretenu par du courant s'écoulant à partir de l'enroulement secondaire du transformateur 215 travers les deux tubes en série jusqu'à ce qu'il amène à brûler le tube formant un arc.
Le circuit de shunt est important pour écarter cette situa- tion spéciale .
L'invention a été représentée et décrite en particulier avec référence à un système de chargement de batterie et il est à remarquer que ceci est simplement un exemple, la dis- position étant aussi bien applicable à des éliminateurs de batterie et à d'autres systèmes connus de redresseurs. Dans n'importe lequel des systèmes de redresseurs d'onde entière un seul tube redresseur d'onde entière pourrait évidemment être e-,iployé au lieu de deux tubes de demi-onde représenté.
De plus, lorsque des réactances sont employées dans des
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systèmes contenant d'autres éléments que des tubes redres- seurs qui peuvent être affectés de façon non-désirable et qui peuvent produire des résultats non désirés par suite de vagues de voltage provenant des réactances, il est évident que des suppresseurs de vagues de voltage de la nature ici exposée peuvent être employés pour écarter ces défauts.
Bien que l'invention ait été exposée comme incorporée à certains agencements particuliers qui sont jugés désirables, il va de soi qu'on peut la réaliser sous de nombreuses au- tres formes sans qu'on s'écarte de son essence.
REVENDICATIONS.
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I.- Agencement pour empêcher le développement de voltages non désirés dans une partie d'un circuit qui ren- ferme également une bobine de réactance, dans lequel un en- roulement auxiliaire situé sur la même structure magnétique que cette réactance est relié à cette partie du circuit, de telle, manière qu'en cas de condition de vague de voltage il produit dans cette partie un voltage tendant à neutrali- ser l'effet de la vague de voltage.
2.- Agencement de redressement utilisant un ou plu- sieurs tubes redresseurs conjointement avec une bobine de self induction pour égaliser le courant redressé, dans lequel des vagues de voltage produites dans la bobine de selfinduc- tion par des opérations de commutation sont empêchées de provoquer des effets indésirables sur le tube par la dispo- sition d'un enroulement auxiliaire sur la même structure magnétique que la bobine de selfinduction, et mis en con- nexion de telle manière qu'il tend à neutraliser l'effet de vagues de voltage sur le tube.