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GENERATEUR D'IMPULSIONS POUR CLOTURES ELECTRIQUES,.
La présente invention se rapporte à un générateur d'impulsions pour clôtures électriques du type agencé pour être alimenté par un réseau de distribution, et plus particulièrement par un réseau de distribution de courant alternatif ou toute autre source de courant alternatif.
La plupart des générateurs d'impulsions connus et destinés à un tel usage tombent dans deux catégories principales, l'une comprenant les appareils ayant un condensateur qui est chargé par le réseau et qui est ensuite déchargé, généralement dans un transformateur, pour produire une impulsion de courte durée,l'autre catégorie comprenant les appareils dans lesquels la clôture est connectée directement au réseau, pendant de courtes durées séparées par des intervalles de temps relativement longs, au moyen d'un transformateur avec lequel sont combinés des dispositifs de sécurité appro- priés.
Chacun de ces deux types principaux d'appareils présente ses avantages et ses inconvénients., Les appareils du premier type, à savoir ceux du type à condensateur, peuvent être plus avantageux lorsqu'on les considère d'un point de vue idéale parce qu'ils sont généralement susceptibles de produire, dans les limites de sécurité prescrites, un choc (ou décharge) plus puissant, mais d'un autre côtéle grand condensateur nécessaire dans un appareil de ce type constitue un élément relativement délicat. La conséquence en est que l'on a tendance à utiliser l'autre type principal d'appareils, à savoir le type d'appareil à transformateur,quoique l'effet de choc en est un peu moins puissant.
La présente invention a pour but la réalisation d'un appareil qui comprend en quelque sorte les avantages des deux types mentionnés ci-dessus.
L'invention a comme point de départ les appareils du type à transformateur
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et est basée sur la constatation qu'il est possible, par des mesures appropriées, de réaliser un générateur d'impulsions de ce type qui procure un choc à peu près de même nature que celui fourni par la décharge d'un condensateur.
Dans un générateur d'impulsions du type à transformateur, des moyens sont prévus pour provoquer le couplage ou liaison de la clôture avec la source d'alimentation, par l'intermédiaire du transformateur, pendant de courtes périodes de temps séparées par des intervalles relativement longs. Antérieurement, ce résultat était obtenu au moyen de divers types d'interrupteurs, tels que des interrupteurs à mercure du type rotatif, oscillant, ou thermique.
Avec tous ces procédés de commutation, la durée de la période de fermeture ou période de "choc" et la position particulière de cette période par rapport aux variations cycliques du courant alternatif sont plutôt une question de hasard et c'est la raison pour laquelle il est généralement nécessaire d'avoir une période de fermeture s'étendant sur plusieurs cycles afin que l'on obtienne chaque fois un choc suffisamment uniforme. Le choc électrique a par conséquent le caractère d'une impulsion de courant alternatif de courte durée,contrairement à une impulsion plus puissante du type à décharge produit par les appareils du type à condensateur.
Pour obvier à cet inconvénient,et conformément à l'invention, on a prévu des moyens pour déterminer, en fonction de la valeur instantanée de la tension alternative d'alimentation le moment où commencent et finissent les dites périodes de fermeture.
Etant donné que lesdits moyens sont commandés par les variations cycliques de la tension d'alimentation alternative, la liaison de la clôture avec la source de courant alternatif sera toujours amorcée au même point du cycle du courant alternatif et il est par conséquent possible d'obtenir un effet de choc ou des chocs très constants ayant une durée très limitée, par exemple une durée correspondant à un cycle unique ou, suivant une réalisation préférée de l'invention, approximativement le quart d'un cycle du courant alternatif d'alimentation.
De préférence, et conformément à l'invention, le circuit primaire du transformateur peut comprendre un tube ionisable à décharge ayant une grille de commande couplée à un circuit de constante de temps commandé par le transformateur. Dans un appareil de ce type, chaque impulsion est amorcée par ionisation du tube à décharge, au voisinage de la pointe de la tension alternative d'alimentation, après quoi, sous l'influence de la tension ou du cou- rant du transformateur pendant l'impulsion, le circuit de constante de temps change le potentiel de la grille de commande et l'amène à une valeur pour laquelle la décharge, dans le tube, ne peut pas se poursuivre quand la valeur instantanée de la tension alternative tombe au-dessous de la tension d'ionisation,
et ne peut pas être réamorcée jusqu'au moment où la grille de commande est de nouveau amorcée à une tension permettant un nouvel amorçage du tube, ce qui se produit dans un délai déterminé par le circuit de constante de temps.
Conformément à une réalisation préférée de l'invention, le circuit de constante de temps est constitué par un condensateur et une résistance de fuite connectés entre la grille et la cathode dudit tube à décharge, ledit condensateur étant couplé par des moyens redresseurs au circuit primaire du transformateur en question, de manière à être chargé pendant les périodes de temps où l'enroulement primaire dudit transformateur se trouve connecté à la source de courant alternatif.
Les moyens redresseurs précités peuvent être constitués par des redresseurs distincts tels que des cellules sèches, mais dans une réalisation préférée de l'invention, on supprime l'emploi de tels redresseurs distincts en utilisant le circuit ou intervalle grille-cathode du tube à décharge comme moyen redresseur.
Ceci non seulement donne lieu à la réduction du nombre des éléments nécessaires du générateur d'impulsions et diminue ainsi les frais de fabrication, mais aussi présente l'avantage supplémentaire qu'il est plus facile
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d'obtenir un réglage précis du circuit de constante de tempsétant donné que la fuite des moyens redresseurs, fuite impossible à supprimer lorsqu'on utilise des cellules sèches,se trouve complètement éliminée.
Etant donné que cette fuite peut avoir une influence considérable sur la constante de temps du circuit de constante de temps on comprend que l'appareil peut fonctionner d'une manière bien plus régulière lorsqu'on supprime la fuite en questiono
On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se réfé- rant au dessin annexé sur lequel les figures 1 et 2 représentent les schémas de connexion de deux exemples de réalisation différents d'un générateur d'im- pulsions conforme à l'invention.
Sur la figo 1 on a désigné par 1 l'enroulement primaire d'un trans- formateur dont l'enroulement secondaire 2 est connecté respectivement à une clôture électrique et à la terre. L'enroulement primaire 1 est connecté à une source de courant alternatif, par exemple un réseau de distribution de cou- rant alternatif par les bornes 3 et 4 et par le circuit anode-cathode d'un tube ionisable à décharge 59 par exemple du type dénommé dynatron, ayant une anode 6, une grille de commande 7 et une cathode 80 Un enroulement auxiliaire
9 du transformateur est connecté à deux bornes opposées d'un pont redresseur
10 du type Graetz dont les deux autres bornes opposées sont connectées à un condensateur 11 lui-même connecté à la grille de commande 7 et à la cathode
8, en parallèle sur une résistance de fuite 12.
Le fonctionnement est le suivant
Lorsqu'une tension alternative est appliquée aux bornes 3 et 4, le tube 5, dont la grille 7 est au même potentiel que la cathode, sera non conducteur jusqu'à ce que la tension alternative instantanée atteigne une certaine valeur et; jusque ce que ceci se produise,aucun courant ne tra- verse l'enroulement primaire du transformateur.
Lorsque la valeur précitée est dépassée, le tube à décharge s'a- morce et son atmosphère gazeuse s'ionise,de sorte que, pratiquement,la va- leur maximum de la tension d'alimentation se trouve maintenant appliquée aux bornes de l'enroulement primaire 1, Il s'ensuit qu'une tension est induite dans l'enroulement 9, laquelle tension provoque, par l'intermédiaire du pont de Graetz, la charge du condensateur 11, de sorte que la grille 7 devient né- gativeo Lorsque la valeur instantanée de la tension d'alimentation tombe au- dessous de la tension d'ionisation (tension de fonctionnement), le tube se désamorce et, en raison du potentiel négatif de la grille 7, il ne peut pas se réamorcer.
Le condensateur 11 commence alors à se décharger lentement aux bornes de la résistance 12, de sorte que le potentiel de la grille 7 s'élève lentement. Plus le potentiel de grille s'approche de zéro, plus la tension maximum aux bornes anode-cathode du tube s'approche d'une valeur pour laquel- le une ionisation peut être amorcée.
Les possibilités maxima d'ionisation apparaissent une fois pendant chaque cycle de la tension alternative d'ali- mentation; autrement dit lorsqu'une alternance de cette tension est à la va- leur maximum et que la tension de la grille 7 a atteint une certaine valeur, l'ionisation se produit exactement au point considéré du cycle de la tension alternative d'alimentationo L'enroulement primaire 1aux bornes duquel il n'y avait pratiquement aucune tension pendant ce temps,regoit alors de nou- veau pratiquement la totalité de la tension d'alimentation et le fonctionne- ment décrit se répète, de sorte que l'ionisation cesse et que le circuit de l'enroulement primaire 1 se trouve coupé dès que la valeur instantanée de la tension d'alimentation tombe au-dessous de la tension d'ionisation du tube.
On voit que,comme on 1'a décrit, l'enroulement primaire 1 est relié par à-coups à la source d'alimentation,chaque choc (ou décharge) indi- viduel étant amorcé approximativement lorsque la tension d'alimentation at- teint la valeur de pointe et s'étendant à peu près sur le quart d'un cycle, tandis que les intervalles entre les impulsions sont déterminés par le cir- cuit de constante de temps 11-12 et peuvent par conséquent être réglés comme on le désireo Chaque fois que l'enroulement primaire est connecté,de la ma-
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nière décrite,à la source d'alimentation, une impulsion de haute tension, ayant le caractère d'une décharge, est produit dans l'enroulement secondaire 2.
Si la présence d'une faible tension positive sur la grille 7 est nécessaire pour permettre au tube à décharge de s'amorcer pour la tension de pointe entre la cathode 8 et l'anode 6,on peut appliquer une faible tension alternative au point indiqué en 13, cette tension alternative étant en rela- tion de phase avec celle de la source d'alimentation principale, de manière à déplacer le potentiel de la grille 7 dans le sens positif et en phase avec l'alternance au cours de laquelle l'anode est positive par rapport à la ca- thode
Pour des raisons de sécurité, le circuit primaire du transforma- teur comprend de préférence un fusible 14 qui coupe le circuit primaire si, en raison d'une défectuosité quelconque de l'appareil, le passage du courant avait tendance à continuer sensiblement au delà d'un demi-cycle.
Le fusible peut par exemple être choisi de manière à couper avec certitude le circuit primaire au bout de deux ou trois périodes, Cette inter- ruption devrait se produire même si le circuit secondaire 2 est ouvert, mais par ailleurs aucune interruption ne devrait se produire pendant le fonction- nement normal du générateur d'impulsions, même si l'enroulement secondaire 2 est court-circuité.
Or,si le rapport entre le courant de court-circuit et le courant de marche à vide du transformateur a une valeur normale dans de tels trans- formateurs, il peut être difficile de satisfaire simultanément aux deux con- ditions et, pour remédier à cet inconvénient,afin que le réglage du fusible soit moins délicat, il est proposé, conformément à l'invention, de réaliser le transformateur de manière qu'il y ait une différence relativement petite entre son courant de marche à vide et son courant de court-circuit.
Sur la figo 2,on a supprimé l'emploi des redresseurs distincts 10 de la fig. 1 en utilisant, comme un redresseur le tube électronique ioni- sable 5 lui-même. A part cela, le circuit de la fig. 2 comprend les mêmes éléments que ceux indiqués sur la fige 1 et les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner les éléments analogues. Pour utiliser le tube électronique ionisable comme redresseur,le circuit de constante de temps, constitué par le condensateur 11 et la résistance de fuite 12, est connecté en série avec l'enroulement 9 du transformateur, entre la grille de commande 7 et la cathode 8 du tube 5.
L'intervalle ou circuit grille-cathode de com- mande se comportera alors comme un redresseur assurant la même fonction que le pont de GRAETZ 10 de la fig. 1 et le fonctionnement sera par conséquent sensiblement le même que celui décrit à propos de la fig, 1. Il doit être en- tendu toutefois que sur la fig. 2 le fonctionnement est basé sur le redresse- ment d'une alternance au lieu du redressement des deux alternances d'une pé- riode complète,ce qui, toutefois, est sans importance. De plus, dans la fig.
2 la fuite du pont de Graetz 10 de la fig. 1 est complètement supprimée,ce qui est important parce que ladite fuite est difficile à contrôler et qu'el- le peut avoir une influence considérable sur la fréquence des impulsions pro- duite s.
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PULSE GENERATOR FOR ELECTRIC FENCES ,.
The present invention relates to a pulse generator for electric fences of the type arranged to be supplied by a distribution network, and more particularly by an alternating current distribution network or any other alternating current source.
Most of the known pulse generators intended for such use fall into two main categories, one comprising apparatus having a capacitor which is charged by the network and which is then discharged, usually in a transformer, to produce a pulse. of short duration, the other category comprising devices in which the fence is connected directly to the network, for short periods separated by relatively long time intervals, by means of a transformer with which are combined appropriate safety devices. requested.
Each of these two main types of apparatus has its advantages and disadvantages. Apparatus of the first type, namely those of the condenser type, may be more advantageous when considered from an ideal point of view because they are generally capable of producing, within the prescribed safety limits, a more powerful shock (or discharge), but on the other hand the large capacitor necessary in a device of this type is a relatively delicate element. The consequence is that there is a tendency to use the other main type of device, namely the transformer type device, although the shock effect is a little less powerful.
The object of the present invention is to provide an apparatus which in some way comprises the advantages of the two types mentioned above.
The starting point of the invention is devices of the transformer type
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and is based on the finding that it is possible, by appropriate measures, to provide a pulse generator of this type which provides a shock of approximately the same nature as that provided by the discharge of a capacitor.
In a transformer-type pulse generator, means are provided to cause the fence to be coupled or linked to the power source, through the transformer, for short periods of time separated by relatively long intervals. . Previously, this result was obtained by means of various types of switches, such as mercury switches of the rotary, oscillating, or thermal type.
With all these switching processes, the length of the closing period or "shock" period and the particular position of this period in relation to the cyclical variations of the alternating current are rather a matter of chance and this is the reason why it is It is generally necessary to have a closing period extending over several cycles so that a sufficiently uniform shock is obtained each time. The electric shock therefore has the character of an alternating current pulse of short duration, unlike a more powerful discharge type pulse produced by capacitor type devices.
To obviate this drawback, and in accordance with the invention, means have been provided for determining, as a function of the instantaneous value of the AC supply voltage, the moment when the said closing periods begin and end.
Since said means are controlled by the cyclic variations of the AC supply voltage, the connection of the fence with the AC source will always be initiated at the same point of the AC cycle and it is therefore possible to obtain a shock effect or very constant shocks having a very limited duration, for example a duration corresponding to a single cycle or, according to a preferred embodiment of the invention, approximately a quarter of a cycle of the AC supply current.
Preferably, and in accordance with the invention, the primary circuit of the transformer may comprise an ionizable discharge tube having a control gate coupled to a time constant circuit controlled by the transformer. In an apparatus of this type, each pulse is initiated by ionization of the discharge tube, in the vicinity of the peak of the AC supply voltage, after which, under the influence of the voltage or the current of the transformer during l 'pulse, the time constant circuit changes the potential of the control gate and brings it to a value for which the discharge, in the tube, cannot continue when the instantaneous value of the alternating voltage falls below the ionization voltage,
and cannot be re-primed until the control gate is re-primed at a voltage permitting re-ignition of the tube, which occurs within a time determined by the time constant circuit.
According to a preferred embodiment of the invention, the time constant circuit consists of a capacitor and a leakage resistor connected between the grid and the cathode of said discharge tube, said capacitor being coupled by rectifier means to the primary circuit of the transformer in question, so as to be charged during the periods of time when the primary winding of said transformer is connected to the source of alternating current.
The aforementioned rectifier means can be constituted by separate rectifiers such as dry cells, but in a preferred embodiment of the invention, the use of such separate rectifiers is eliminated by using the grid-cathode circuit or gap of the discharge tube as medium rectifier.
This not only results in the reduction of the number of necessary elements of the pulse generator and thus decreases the manufacturing costs, but also has the additional advantage that it is easier
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to obtain a precise adjustment of the time constant circuit given that the leakage of the rectifying means, a leak which cannot be suppressed when using dry cells, is completely eliminated.
Since this leak can have a considerable influence on the time constant of the time constant circuit, it is understood that the device can operate in a much more regular manner when the leak in question is eliminated.
The invention will now be described in more detail with reference to the appended drawing in which FIGS. 1 and 2 represent the connection diagrams of two different exemplary embodiments of a pulse generator according to the invention. .
In FIG. 1, 1 denotes the primary winding of a transformer, the secondary winding 2 of which is connected respectively to an electric fence and to the earth. The primary winding 1 is connected to an alternating current source, for example an alternating current distribution network by terminals 3 and 4 and by the anode-cathode circuit of an ionizable discharge tube 59, for example of the type referred to as a dynatron, having an anode 6, a control grid 7 and a cathode 80 An auxiliary winding
9 of the transformer is connected to two opposite terminals of a rectifier bridge
10 of the Graetz type, the other two opposite terminals of which are connected to a capacitor 11 itself connected to the control grid 7 and to the cathode
8, in parallel on a leakage resistor 12.
The operation is as follows
When an alternating voltage is applied to terminals 3 and 4, the tube 5, whose grid 7 is at the same potential as the cathode, will be non-conductive until the instantaneous alternating voltage reaches a certain value and; until this occurs, no current flows through the primary winding of the transformer.
When the aforesaid value is exceeded, the discharge tube ignites and its gas atmosphere ionizes, so that practically the maximum value of the supply voltage is now applied across the terminal. primary winding 1, It follows that a voltage is induced in the winding 9, which voltage causes, through the Graetz bridge, the charge of the capacitor 11, so that the gate 7 becomes negative. the instantaneous value of the supply voltage falls below the ionization voltage (operating voltage), the tube is defused and, due to the negative potential of the grid 7, it cannot be re-ignited.
The capacitor 11 then begins to discharge slowly across the resistor 12, so that the potential of the gate 7 rises slowly. The closer the gate potential approaches zero, the more the maximum voltage at the anode-cathode terminals of the tube approaches a value at which ionization can be initiated.
The maximum ionization possibilities appear once during each cycle of the AC supply voltage; in other words when an alternation of this voltage is at the maximum value and the voltage of the gate 7 has reached a certain value, the ionization occurs exactly at the point considered in the cycle of the alternating supply voltage. primary winding 1 at the terminals of which there was practically no voltage during this time, then receives again practically the whole of the supply voltage and the described operation is repeated, so that the ionization ceases and that the circuit of the primary winding 1 is cut off as soon as the instantaneous value of the supply voltage falls below the ionization voltage of the tube.
It can be seen that, as described, the primary winding 1 is connected in spurts to the power source, each individual shock (or discharge) being initiated approximately when the power supply voltage reaches. peak value and extending roughly over a quarter of a cycle, while the intervals between pulses are determined by the time constant circuit 11-12 and can therefore be set as desired. Whenever the primary winding is connected, the ma-
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As described, at the power source, a high voltage pulse, having the character of a discharge, is produced in the secondary winding 2.
If the presence of a low positive voltage on grid 7 is necessary to allow the discharge tube to prime for the peak voltage between cathode 8 and anode 6, a low AC voltage can be applied at the point indicated. at 13, this alternating voltage being in phase relation with that of the main power source, so as to move the potential of the gate 7 in the positive direction and in phase with the half-wave during which the anode is positive with respect to the cathode
For safety reasons, the primary circuit of the transformer preferably comprises a fuse 14 which cuts the primary circuit if, due to any defect in the apparatus, the flow of current tends to continue substantially beyond 'half a cycle.
The fuse can, for example, be chosen so as to cut off the primary circuit with certainty after two or three periods. This interruption should occur even if the secondary circuit 2 is open, but otherwise no interruption should occur during normal operation of the pulse generator, even if secondary winding 2 is shorted.
Now, if the ratio between the short-circuit current and the no-load current of the transformer has a normal value in such transformers, it may be difficult to satisfy both conditions simultaneously and, to remedy this disadvantage, so that the adjustment of the fuse is less delicate, it is proposed, in accordance with the invention, to make the transformer so that there is a relatively small difference between its no-load current and its short-circuit current. circuit.
In FIG. 2, the use of the separate rectifiers 10 of FIG. 1 using, as a rectifier, the ionizable electron tube 5 itself. Apart from that, the circuit of FIG. 2 includes the same elements as those shown in fig 1 and the same reference numerals are used to designate like elements. To use the ionizable electron tube as a rectifier, the time constant circuit, formed by the capacitor 11 and the leakage resistor 12, is connected in series with the winding 9 of the transformer, between the control grid 7 and the cathode 8 tube 5.
The interval or grid-cathode control circuit will then behave like a rectifier performing the same function as the GRAETZ bridge 10 of FIG. 1 and the operation will therefore be substantially the same as that described in connection with FIG. 1. It should be understood, however, that in FIG. 2 the operation is based on the rectification of one half-wave instead of the rectification of the two half-waves of a complete period, which, however, is irrelevant. In addition, in fig.
2 the leak of the Graetz bridge 10 of FIG. 1 is completely suppressed, which is important because said leakage is difficult to control and can have a considerable influence on the frequency of the pulses produced.