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MONTAGES DE COMMANDE REGULATEURS DE TENSIONS POUR CHARGE D'ACCUMU- LATEURS.
La présente invention se rapporte à des montages de commande régulateurs de tensions pour charge d'accumulateurs.
L'invention a notamment pour objet la constitution d'un montage de commande simple et efficace, adapté à la charge d'une batterie d'accumulateurs, soit au taux de charge normal, soit à un taux de charge inférieur au taux normal, suivant l'état de charge de la batterie.
Pour la charge des batteries d'accumulateurs, à partir d'une source d'alimentation en puissance électrique, telle qu'une source de tension alternative redressée, il était usuel de prévoir un montage par lequel la batterie était chargée par la source à un taux normal de charge maximum. Il est d'ordinaire prévu qu'après que la charge de la batterie est pratiquement complète, le taux de charge
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est automatiquement réduit à une valeur très inf érieure. L'appareillage utilisé à cet effet comporte d'ordinaire un système de relais avec une bobine traversée par un courant dépendant de la tension aux bornes de la batterie, laquelle, à son tour, dépend du degré de charge de ladite batterie.
Dans le fonctionnement de ces relais, des difficultés se sont quelquefois produites, à cause de battements de l'armature du relais, quand la tension de la batterie atteint le niveau critique auquel le relais a tendance à fonctionner.
On a imaginé un certain nombre d'expédients pour éviter de tels battements d'armature et lesdits expédients comportaient une plus ou moins grande complication du système. Conformément à certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu une disposition simple, grâce à laquelle une batterie d'accumulateurs peut être chargée à son intensité normale de charge jusqu'au voisinage de la pleine charge, après quoi le relais régulateur commute automatiquement sur l'intensité de charge réduite.
Pour que la batterie se charge toujours à l'intensité normale chaque fois que sa tension tombe appréciablement au dessous de la tension de pleine charge, il est prévu un système de relais disposés de manière à assurer la commutation sur la pleine charge, chaque fois que la tension de la batterie tombe un peu au dessous de la tension de pleine charge. Ce procédé consistant à assurer le fonctionnement du régime de charge à grande intensité pour de légères diminutions de tension de la batterie a une tendance à produire les battements indésirables de l'armature du relais à la tension critique.
L'invention remédie à cette tendance aux battements de l'armature en connectant aux bornes des contacts commandés par ladite armature un condensateur dont le rôle est d'absorber l'impulsion de courant au moment critique, impulsion qui, si elle n'était pas absorbée, produirait le battement d'armature. Cette absorption du courant producteur de battements d'armature permet à l'armature du
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@ relais de s'écarter de la position où ledit battement se produit.
Les caractéristiques ci-dessus énoncées de l'invention et d'autres encore seront mieux comprises à la lecture de la descrip- tion détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui représente schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, le système de com- mande comportant certaines caractéristiques de l'invention.
On a représenté au dessin une batterie d'accumulateurs 1, connectée aux bornes d'une charge 2 . La charge de ladite batterie est prévue à partir d'une ligne de puissance alternative comprenant les conducteurs 3 et 4, qui peuvent être reliés aux bornes d'une source convenable de tension, telle qu'une alimentation ordinaire à 60 périodes ( non représentée ) . Dans le but de produire l'écoule- ment de courant unidirectionnel nécessaire à la charge de la batterie, il est prévu un redresseur 5 qui, dans l'exemple représenté, est constitué par une disposition en pont des éléments redresseurs sépa- rés 6,7, 8, 9 . La ligne à courant alternatif est connectée aux bornes d'entrée 10 et 11 et l'énergie de sortie redressée continue est recueillie aux bornes conjuguées du pont 12 et 13 .
Pour charger la batterie, les bornes de sortie 12 et 13 du pont sont connectées aux bornes de la batterie et du circuit de char- ge, ou d'utilisation. En vue de la charge à régime réduit, telle qu'elle sera décrite plus loin, il est prévu une résistance 14, en série dans le circuit de charge et dont la valeur est suffisante pour réduire le courant de charge à la faible intensité désirée.
Pour permettre la charge de la batterie au régime de pleine charge, et non de charge réduite, il est prévu la mise en court cir- cuit de la résistance 14, au moyen des conducteurs 15 et 16, con- nectés aux bornes de ladite résistance et aboutissant aux contacts 17 et 18 du contacteur 19 d'un relais. Le contacteur de relais 19 est connecté au noyau 20 d'une bobine de relais 21 . En l'absence de courant dans la bobine de relais, le contacteur 19 est maintenu
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à sa position normale inférieure, où il ferme les contacts 17 et 18, comme représenté.
La position du contacteur 19 et, par suite, le régime de charge de la batterie, sont commandés par un relais 22, intercalé dans un circuit connecté aux bornes de la batterie 1 . Ce dernier relais comporte une bobine 23, munie d'un noyau mobile du type plongeur 24 et auquel sont fixés deux contacteurs 25 et 26 . Le contacteur 25 est disposé de manière à assurer la liaison entre les contacts 27 et 28 et le contacteur 26 est disposé de manière à assurer la liaison entre les contacts 29 et 30 .
Une borne de la bobine du relais 23 est connectée à l'un des pôles de la batterie par un conducteur 31 . L'autre borne de la bobine du relais est connectée à l'autre pôle de la batterie, à travers des résistances 32 et 33, disposées en parallèle et, de préférence, du type réglable, comme représenté. La résistance 32 est connectée directement entre la bobine du relais et la borne de la batterie et l'autre résistance 33 est connectée à partir de la bobine du relais, à travers le conducteur 34, au contact de relais 28, à travers le contacteur 25 au contact 27 et à travers le conducteur 35 au même pôle de la batterie.
Pour permettre au courant de continuer à passer pendant une courte période de temps dans la résistance 33 après l'ouverture des contacts 27 et 28, un condensateur 38 est connecté entre lesdits contacts et sa capacité est suffisante pour faire passer le courant à travers la résistance 33 pendant un temps appréciable, alors que ledit condensateur se charge.
La construction et la disposition du relais sont telles qu'à son état normal de désexcitation, le contacteur 25 repose sur les contacts 27 et 28 . En même temps, le contacteur 26 est séparé des contacts 29 et 30 qui lui sont associés. Chaque fois que la bobine du relais est excitée suffisamment pour que le plongeur 24 soit tiré
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@ vers le haut, le contacteur 25 se sépare de ses contacts fixes et le contacteur 26 ferme le circuit entre ses contacts fixes 29 et 30 .
Le relais est muni d'un noyau magnétique 36 formant pra- tiquement un circuit magnétique fermé passant par le plongeur. Cette disposition est telle que, lorsque ledit plongeur est à sa position inférieure normale, le contacteur 25 reposant sur ses contacts fixes 27 et 28, il existe un entrefer appréciable en 37, entre l'extrémité supérieure du plongeur et le noyau 36 . Au contraire, quand le re- lais est excité suffisamment pour actionner le plongeur, ledit plon- geur pénètre davantage dans le relais et diminue l'entrefer en 37 .
En fonctionnement, chaque fois que la tension de la batte- rie est au dessous de la valeur correspondant à la charge complète, le courant traversant la bobine 23 du relais est insuffisant pour attirer à l'intérieur le plongeur 24 et, en conséquence, le contac- teur 25 reste sur ses contacts fixes 27 et 28 .
Dans ces conditions, le courant traversant la bobine du relais se divise à l'extrémité inférieure de ladite bobine, une partie dudit courant passant par la résistance réglable 32 et l'autre partie, par le conducteur 34, le contacteur 25, le conducteur 35 et la résistance 33 . Comme le contacteur supérieur 26 est ouvert dans ces conditions, aucun courant ne traverse la bobine du relais auxiliaire 21 et, en conséquence, le contacteur 19 ferme le circuit entre les contacts 17 et 18, de ma- nière à court-circuiter la résistance de charge à faible régime 14 .
En conséquence, le courant normal de charge passe du redresseur à la batterie.
Quand la tension de la batterie parvient à sa valeur corres- pondant à la fin de charge, le courant traversant la bobine de re- lais 23 augmente jusqu'au point critique auquel le plongeur 24 est attiré vers le haut, de sorte que les contacts 29 et 30 sont réunis par le contacteur supérieur 26 et que les contacts 27 et 28 sont ouverts. La fermeture des contacts 29 et 30 envoie, à travers la
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bobine de relais 21, un courant qui attire son armature de manière à ouvrir les contacts 17 et 18 et ceci supprime le courtcircuit qui existait aux bornes de la résistance 14, de sorte que le courant qui passe vers la batterie est maintenant un courant à régime très réduit.
L'ouverture du circuit passant par la résistance 33 aux contacts 27 et 28 supprime l'effet de shunt de la résistance 33 aux bornes de la résistance 32, de 'sorte que la résistance totale du circuit passant par le relais 33 augmente. Ceci a l'effet salutaire de surmonter la " paresse " du relais à revenir à sa position normale de pleine charge lors d'une diminution de tension de la batterie. Cet effet se produit parce que le courant traversant la bobine du relais est quelque peu réduit, ce qui permet à une nouvelle réduction, même faible, de la tension de la batterie, de faire retomber l'armature du relais à sa position normale qui produit la charge à grand régime. Ceci a l'effet désiré de maintenir la batterie à son grand régime de charge tant qu'elle n'est pas complètement chargée.
En l'absence du condensateur 38, il y aurait une tendance du contacteur 25 à exécuter des battements sur ses contacts fixes 27 et 28, à la tension critique de la batterie, pour laquelle l'armature 24 est attirée vers le haut. La raison en est que, dès que le contacteur 25 commence à ouvrir ses contacts, la résistance 33 est mise hors circuit, si le condensateur 38 n'existe pas et que, par suite, le courant traversant la bobine du relais diminuerait aussitôt quelque peu. Cette diminution immédiate du courant tendrait à laisser l'armature retomber à sa position normale avant qu'elle puisse être attirée complètement et ceci aurait pour résultat le battement de l'armature, car cet effet de soulèvement et de retombée se produirait rapidement.
La présence du condensateur 38 entre les contacts 27 et
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@ 28, au contraire, évite cette tendance au 'battement de l'armature, grâce à la charge du condensateur quand le plongeur se soulève et ledit courant de charge, comparable au courant qui traversait anté- rieurement la résistance33 , dure pendant toute la charge du condensateur et tend à empêcher le courant dans la bobine du relais de diminuer trop vite après l'ouverture des contacts 27 et 28 . La durée de charge du condensateur est suffisante pour permettre au plongeur 24 de se déplacer d'une distance appréciable sur sa trajectoire, ce qui évite les battements.
La construction est telle que, quand le plongeur 24 est attiré assez loin, l'entrefer 37 se rétrécit suffisamment pour diminuer la réluctance du circuit magnétique, de sorte que le courant, bien que diminué, maintient l'armature soulevée.
L'invention n'est, bien entendu, pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté à titre d'exemple. Elle admet notamment toutes les variantes susceptibles de se présenter à l'esprit de l'homme de l'art sans sortir du domaine de l'invention.
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VOLTAGE REGULATOR CONTROL ASSEMBLIES FOR ACCUMULATOR CHARGING.
The present invention relates to voltage regulator control assemblies for accumulator charging.
A particular object of the invention is the constitution of a simple and efficient control assembly, suitable for charging an accumulator battery, either at the normal charge rate, or at a charge rate lower than the normal rate, depending on the state of charge of the battery.
For the charging of accumulator batteries, from an electric power supply source, such as a rectified alternating voltage source, it was customary to provide an arrangement whereby the battery was charged by the source at a maximum normal charge rate. It is usually expected that after the battery is almost fully charged, the charge rate
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is automatically reduced to a much lower value. The apparatus used for this purpose usually comprises a relay system with a coil traversed by a current dependent on the voltage at the terminals of the battery, which, in turn, depends on the degree of charge of said battery.
In the operation of these relays, difficulties have sometimes arisen, due to beating of the relay armature, when the battery voltage reaches the critical level at which the relay tends to operate.
A number of expedients have been devised to avoid such armature beating and said expedients involved a greater or lesser complication of the system. In accordance with certain features of the invention, there is provided a simple arrangement, whereby an accumulator battery can be charged at its normal charging intensity until close to full charge, after which the regulator relay automatically switches to reduced charge intensity.
So that the battery is always charged at normal intensity whenever its voltage drops appreciably below the full charge voltage, a system of relays is provided, arranged so as to ensure switching to full load, whenever the battery voltage drops slightly below the full charge voltage. This method of operating the high current charging regime for slight drops in battery voltage has a tendency to produce unwanted beats of the relay armature at the critical voltage.
The invention overcomes this tendency for the armature to beat by connecting to the terminals of the contacts controlled by said armature a capacitor whose role is to absorb the current pulse at the critical moment, which pulse, if it were not absorbed, would produce the armature beat. This absorption of the current producing armature beats allows the armature of the
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@ relay to deviate from the position where said flapping occurs.
The above-stated characteristics of the invention and others will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the attached drawing which schematically represents, by way of non-limiting example, the control system comprising certain characteristics of the invention.
The drawing shows an accumulator battery 1, connected to the terminals of a load 2. The charging of said battery is provided from an AC power line comprising conductors 3 and 4, which may be connected to the terminals of a suitable voltage source, such as an ordinary 60 period power supply (not shown). . In order to produce the unidirectional current flow necessary for charging the battery, a rectifier 5 is provided which, in the example shown, consists of a bridge arrangement of the separate rectifier elements 6, 7, 8, 9. The AC line is connected to the input terminals 10 and 11 and the DC rectified output energy is collected at the conjugate terminals of the bridge 12 and 13.
To charge the battery, the output terminals 12 and 13 of the bridge are connected to the terminals of the battery and of the charging or user circuit. With a view to charging at reduced speed, as will be described later, a resistor 14 is provided, in series in the charging circuit and whose value is sufficient to reduce the charging current to the desired low intensity.
To allow the battery to be charged at full charge, and not at reduced charge, provision is made for the resistor 14 to be short-circuited, by means of conductors 15 and 16, connected to the terminals of said resistor. and leading to contacts 17 and 18 of contactor 19 of a relay. The relay contactor 19 is connected to the core 20 of a relay coil 21. In the absence of current in the relay coil, contactor 19 is maintained
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to its lower normal position, where it closes contacts 17 and 18, as shown.
The position of the contactor 19 and, consequently, the charge rate of the battery, are controlled by a relay 22, interposed in a circuit connected to the terminals of the battery 1. The latter relay comprises a coil 23, provided with a movable core of the plunger type 24 and to which two contactors 25 and 26 are attached. The contactor 25 is arranged so as to ensure the connection between the contacts 27 and 28 and the contactor 26 is arranged so as to ensure the connection between the contacts 29 and 30.
One terminal of the coil of the relay 23 is connected to one of the poles of the battery by a conductor 31. The other terminal of the relay coil is connected to the other pole of the battery, through resistors 32 and 33, arranged in parallel and, preferably, of the adjustable type, as shown. Resistor 32 is connected directly between the relay coil and the battery terminal and the other resistor 33 is connected from the relay coil, through conductor 34, to relay contact 28, through contactor 25 on contact 27 and through conductor 35 at the same pole of the battery.
To allow current to continue to flow for a short period of time in resistor 33 after opening of contacts 27 and 28, a capacitor 38 is connected between said contacts and its capacity is sufficient to pass current through the resistor. 33 for an appreciable time, while said capacitor is charging.
The construction and arrangement of the relay are such that in its normal de-energized state, contactor 25 rests on contacts 27 and 28. At the same time, contactor 26 is separated from contacts 29 and 30 associated with it. Anytime the relay coil is energized enough for plunger 24 to be pulled
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@ upwards, contactor 25 separates from its fixed contacts and contactor 26 closes the circuit between its fixed contacts 29 and 30.
The relay is provided with a magnetic core 36 practically forming a closed magnetic circuit passing through the plunger. This arrangement is such that, when said plunger is in its normal lower position, the contactor 25 resting on its fixed contacts 27 and 28, there is an appreciable air gap at 37 between the upper end of the plunger and the core 36. On the contrary, when the relay is energized sufficiently to actuate the plunger, said plunger penetrates more into the relay and decreases the air gap at 37.
In operation, whenever the battery voltage is below the value corresponding to full charge, the current flowing through the coil 23 of the relay is insufficient to attract the plunger 24 inside and, consequently, the contactor 25 remains on its fixed contacts 27 and 28.
Under these conditions, the current passing through the coil of the relay is divided at the lower end of said coil, part of said current passing through adjustable resistor 32 and the other part, through conductor 34, contactor 25, conductor 35 and resistance 33. As the upper contactor 26 is open under these conditions, no current flows through the coil of the auxiliary relay 21 and, consequently, the contactor 19 closes the circuit between the contacts 17 and 18, so as to short-circuit the resistance of low speed load 14.
As a result, the normal charge current flows from the rectifier to the battery.
When the battery voltage reaches its corresponding value at the end of charging, the current through the relay coil 23 increases to the critical point at which the plunger 24 is drawn upwards, so that the contacts 29 and 30 are joined by the upper contactor 26 and that the contacts 27 and 28 are open. The closing of contacts 29 and 30 sends, through the
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relay coil 21, a current which attracts its armature so as to open the contacts 17 and 18 and this removes the short circuit which existed at the terminals of the resistor 14, so that the current which flows to the battery is now a steady-state current very reduced.
Opening the circuit passing through resistor 33 to contacts 27 and 28 eliminates the shunt effect of resistor 33 across resistor 32, so that the total resistance of the circuit passing through relay 33 increases. This has the salutary effect of overcoming the "laziness" of the relay in returning to its normal fully charged position when the battery voltage drops. This effect occurs because the current flowing through the relay coil is somewhat reduced, allowing a further, even small, reduction in battery voltage to drop the relay armature back to its normal position which produces the load at high speed. This has the desired effect of keeping the battery at its high charge rate until it is fully charged.
In the absence of capacitor 38, there would be a tendency for contactor 25 to beat on its fixed contacts 27 and 28, at the critical battery voltage, for which armature 24 is drawn up. The reason is that, as soon as the contactor 25 starts to open its contacts, the resistor 33 is switched off, if the capacitor 38 does not exist and, as a result, the current through the coil of the relay would immediately decrease somewhat. . This immediate decrease in current would tend to allow the armature to fall back to its normal position before it can be drawn completely and this would result in the armature flapping, as this lifting and falling effect would occur rapidly.
The presence of the capacitor 38 between the contacts 27 and
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@ 28, on the contrary, avoids this tendency to beat of the armature, thanks to the charge of the capacitor when the plunger lifts up and the said charge current, comparable to the current which previously passed through the resistor33, lasts during the entire charge. capacitor and tends to prevent the current in the relay coil from decreasing too quickly after opening contacts 27 and 28. The charging time of the capacitor is sufficient to allow the plunger 24 to move an appreciable distance on its trajectory, which avoids beating.
The construction is such that when the plunger 24 is drawn far enough, the air gap 37 narrows enough to decrease the reluctance of the magnetic circuit, so that the current, although decreased, keeps the armature raised.
The invention is of course not limited to the embodiment described and shown by way of example. It admits in particular all the variants likely to occur to a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.