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WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION, résidant à EAST PITTSBURGH (E.U.A.),
CIRCUITS DE REFERENCE DE TENSION.
La présente invention concerne les circuits de référence de ten- sion du type à impédance et.9 plus spécialement, les circuits de référence de tension dont la caractéristique d'impédance peut être facilement modifiée,
Jusqu'ici, les circuits de référence de tension du type à impé- dance utilisaient par exemple, des éléments ayant une caractéristique élec- trique non linéaire et une linéaire;
, ou bien deux caractéristiques électri- ques non-linéaires de manière à obtenir un point de concours, comme le point d'intersection de deux courbes caractéristiques Ces circuits de type ancien sont sensibles aux variations de fréquence et de température et présentent donc une tension de référence ou point d'intersection différent suivant la variation de la température ou de la fréquence d'entrée. Il est, en outre.,
difficile de faire varier la caractéristique d'Impédance de ces circuits de référence au moyen d'un signal électriqueces variations devant être effec- tuées mécaniquement
La présente invention a pour but de procurer un circuit de réfé- rence de tension dans lequel la caractéristique d'un des circuits à impédance puisse être commandée électriquement de fagon convenable par exemple en ap- pliquant un signal de commande à courant continu faible au circuit à impédan- ce Linvention a aussi pour but de procurer un moyen de compenser les variations de fréquence de la tension appliquée à 1 ) entrée du circuit de ré- férence, dans de larges limites.
L'invention consisteen principe,en un circuit de référence de tension comprenant deux circuits à impédance alimentés par une source de ten- sion et un circuit répondant à la sortie des deux circuits à impédance et
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donnant une mesure de la différence entre les sorties des deux circuits à im- pédance, grâce à quoi leur sortie varie dune façon déterminée en fonction des variations d'amplitude de la dite source de tension et représentée par deux courbes qui se coupent, au moins une de ces courbes étant non linéaire,
et un des deux circuits à impédance comprenant un dispositif magnétique dont le courant de sortie varie avec la tension d'entrée suivant la courbe carac- téristique non-linéaire et qui est pourvu d'une commande servant à varier la saturation magnétique du dispositif magnétique de manière à changer la posi- tion de la courbe caractéristique non-linéaire par rapport à l'autre courbe croisant la première
Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont représentées, à titre d'exemple , aux dessins annexéso
La figure 1 est un schéma d'un circuit de référence de tension conforme à la présente Invention.
La figure 2 est un graphique donnant les courbes caractéristiques linéaire et non-linéaires des circuits de référence de tension des figures 1 et 4 et, plus spécialement;,les différentes positions de la courbe carac- téristique non-linéaire pour différentes fréquences de la tension d'entrée du circuit de référence de tension représenté à la figure 4.
La figure 3 est un graphique montrant différentes positions de la courbe caractéristique non-linéaire des circuits de référence de tension des figures 1 et 4suivant les sens d'écoulement différents du courant dans le bobinage de commande du dispositif magnétique comprenant un élément des circuits de référence représentés aux figures 1 et 4.
La figure 4 est un schéma d'un circuit de référence de tension constituant une autre forme d'exécution de l'invention, et
La figure 5 est un graphique montrant comment le courant de sor- tie du circuit sensible à la fréquence représenté à la figure 4 varie avec les variations de fréquence de la tension d'entrée lui appliquée
La figure 1 représente un circuit de référence de tension stati- que comprenant un circuit à impédance non-linéaire 10 et un circuit à impé- dance linéaire 12.Pour obtenir une mesure de la différence entre les cou- rants de sortie du circuit à impédance non-linéaire 10 et du circuit à impé- dance linéaire 12, un circuit en cercle 14 répond aux courants de sortie de ces deux circuits à impédance 10 et 12,
Dans le cas présenta le circuit à impédance linéaire 12 comprend un condensateur 16,quoique celui-ci puisse être remplacé par d'autres élé- ments (non représentés)des résistances par exempleQuand on utilise le condensateur 16, le courant de sortie du circuit à impédance linéaire 12 va- rie en fonction de la tension d'entrée du circuit à impédance linéaire 12 comme le montre la droite 18 des figures 2 et 3 la tension d'entrée étant évidemment appliquée aux bornes 20 et 20'.
Le circuit fermé 14 est rendu sensible au courant de sortie du circuit à impédance linéaire 12 en connectant électriquement ce dernier aux bornes d'entrée d'un redresseur sec à double alternance 22 du circuit fermé 14 à travers un transformateur d'isolement 24 dont le rôle est bien connu.
Les courants de sortie des circuits à impédance 10 et 12 sont com- binés de manière à donner une mesure de leur différence,en connectant un circuit série à une des bornes de sortie de chacun des redresseurs 22 et 28 du circuit fermé 14, Ce circuit série comprend des selfs 30 et 32 pour le. filtrage du courant qui les traverseo Les autres bornes de sortie des redres- seurs 22 et 28 sont réunies électriquement par une résistance 34 dont la pri- se médiane 36 constitue une des bornes de sortie du circuit de référence de tension statiquela résistance 34 étant prévue de fagon que les tensions de sortie des redresseurs 22 et 28 restent positive-s pour une variation déter- minée de la tension aux bornes 20 et 20'.
0 L'autre borne de sortie 38 du cir- cuit de référence de tension est reliée au point de jonction des selfs de
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filtrage 30 et 32 du circuit fermé 14, On peut obtenir ainsi une mesure de la différence des courants de sortie des circuits à impédance 10 et 12,aux bornes de sortie 36 et #8.
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Quoiqu9on ait représenté un circuit fermé en cercle -14? il va de soi que celui-ci peut être remplacé par dyautres circuits, pourvu que ceux- ci soient capables de donner une mesure de la différence des courants de sor- tie des circuits à impédance 10 et 12.
Les figures 2 et3 représentent une courbe caractéristique non- linéaire 40 montrant comment le courant alternatif sortant du circuit à im- pédance linéaire 10 varie en fonction de la tension alternative d'entrée
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appliquée aux bornes 20 et 201. Comme les figures 2 et 3 le montrent,
la courbe caractéristique linéaire 18 coupe la courbe caractéristique non-linéaire 40 au point 42
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Suivant l.9invention.9 la position de la courbe caractéristique non- linéaire 40 peut être changée pour compenser les variations de la températu- re ambiante et de la température des machines pour compenser une chute réac-
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tive ou une chute en ligne ou pour déterminer une limite d9ecitation mini- mumo Le déplacement de la courbe caractéristique non-linéaire 40 est effectué par variation de IJ18I1lplitude dun signal à courant continu faible envoyé dans un dispositif magnétique 50 Le dispositif magnétique 50 représenté est une réactance à auto- saturation
Dans le cas considéréla réactance à auto-saturation 50 comprend des circuits magnétiques 52 et 54 auxquels sont couplés des enroulements
sel-
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tiques respectifs 56 et 580 Comme représenté, un redresseur d.9auto=saturation 60 est connecté en série avec la self 56 et un redresseur d.9auto=saturation 62 est connecté en série avec la self 58,de façon que le courant ne circule que dans un sens dans les enroulements respectifs 56 et 58.
Le circuit série comprenant la self 58 et le redresseur 62, et le circuit série comprenant la self 56 et le redresseur 60 sont reliés en parallèle, un bout du circuit pa-
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rallèle étant connecté à la borne 20 et 19autre bout à une des bornes doen- trée du redresseur 28 du circuit fermé 14, Comme représentée les redresseurs 60 et 62 sont connectés dans le circuit avec des polarités opposéeso
Pour faire varier la saturation magnétique des noyaux 52 et 54 et obtenir ainsi la compensation précitée, plusieurs enroulements de commande
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66, 6$y 70, 72 et 74 sont couplés au noyau 52 et plusieurs enroulements de commande %6y 78, 80, 82 et 84 sont couplés au noyau magnétique 5.0
Comme cela a été expliqué,
on peut obtenir différents genres de compensation en faisant varier l'amplitude du courant envoyé dans les enrou-
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lements de commande 66, y 6$ 70, 72, 74, 769 78, 80, 82 et 84. Par exemple, les enroulements de commande 66 et 76 peuvent servir à la compensation des chutes réactiveSo Comme représenté.9 les enroulements de commande 66 et 76 sont reliés en série et la tension appliquée à ces enroulements a la polarité indiquée à la figure 1 et provient d'un circuit (non représenté) qui produit un signal de sortie qui est une mesure de la puissance réactive à compenser.
Quand la tension dentrée appliquée aux enroulements de commande 66 et 76 a la polarité indiquée,le courant circulant dans les enroulements de commande 66 et 76 produit un flux dans les noyaux 52 et 54 qui s'ajoute au flux pro- duit dans ces noyaux 52 et 54 par le courant circulant dans les selfs 56 et
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58 de manière à renforcer la saturation magnétique des noyaux 52 et 54o ûne augmentation de la saturation magnétique des noyaux 52 et 54.provoque un accroissement du courant de sortie de la réactance à autoRsaturation 50 pour une tension d'entrée donnée du circuit à impédance non-linéaire 10 et,
comme représenté à la figure 3un déplacement vers le bas de la courbe caractéris-
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tique non-linéaire 40 ? position représentée par la courbe caractéristique non-linéaire 90o On obtient donc la compensation de la chute réactive dési- rée, par augmentation de la saturation magnétique des noyaux 52 et 54, et a-
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baissement de la courbe caractéristique 40 jusqu2à une position représentée par la courbe caractéristique 90.
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Les enroulements de commande 68 et 78 reliés en sérieauxquels est appliquée une tension d'entrée de la polarité indiquée, servent à la compensation de la température des machineso Comme la polarité de la tension appliquée aux enroulements de commande 68 et 78 est la même que celle de la tension d'entrée des enroulements de commande 66 et 76, la courbe caracté-
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ristique non-linéaire 40 de la figure 3 est aussi abaissée jusqueà une poàî- tion, comme celle représentée par la courbe 90, en augmentant la saturation magnétique des noyaux 52 et 54 pour compenser les variations de température des machines à de façon voulueoLes enroulements de commande 70 et 80 sont de même reliés en série et on leur applique une tension d'entrée de la pola- rité indiquée à la figure 1,
pour la compensation de la température ambian- teDans ce dernier casg la courbe caractéristique 40 est aussi abaissée
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jusquà la position représentée par la courbe caractéristique 90, par egem- ple;,quand on augmente la saturation magnétique des noyaux 52 et 54, pour compenser les variations de la température ambianteo
La compensation des chutes en ligne est effectuée par les enrou- lements de commande 72 et 82 qui sont reliés en série et auxquels on appli-
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que une tension dentrée ayant la polarité indiquée Dans ce cas-ci, le cou- rant circulant dans les enroulements de commande 72 et 82 produit, dans les noyaux 52 et 54 respectivement un flux qui s'oppose au.
flux produit par le courant circulant dans les selfs respectives 56 et 58 et diminue donc la sa- turation magnétique des noyaux 52 et 54o Gomme la figure 3 le montre, la ca-
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ractéristique non=linéaire 40 est déplacée vers le haut jusqu2à une position comme celle représentée par la courbe caractéristique non-linéaire 919 de manière à obtenir la compensation de chute en ligne voulue De même,les en- roulements de commande 74 et 84 sont reliés en série pour la compensation de
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la limite d9ecitation minimum et, comme indiquée la polarité de la tension d'entrée des enroulements de commande 74 et 84 est la même que celle de la tension d'entrée des enroulements de commande 72 et 82.
La courbe caractéris- tique 40 est done aussi relevée jusqu'à une position comme celle représentée par la courbe caractéristique 91q pour le réglage de la limite d9ezcitati.on minimum.
Il va de soi quon peut utiliser un ou plusieurs groupes daenrou- lements de commande, comme les enroulements de commande 66 et 76, suivant le nombre de genres de compensation voulus ou nécessaires. Les noyaux magnéti- ques 52 et 54 respectivement peuvent donc porter rien que les enroulements de commande 66 et 76 ou bien tous les enroulements de commande énumérés cidessus
Il est clair, en outre, que les circuits (non. représentés) connec- tés aux entrées des divers groupes d'enroulements de commande 66-76, 68=78, 70-80, 72-82 et 74=84 produisent, dans leur circuit de sortie, une tension qui est la mesure du phénomène particulier à compenser, par exemple la me- sure de la chute en ligne.
La figure 4 représente un circuit de référence de tension dont les
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éléments communs aux figures 1 et 4 portent les mêmes références qu"à la fi- gure lo Le dispositif de la figure 4 comprend, en outre, un moyen de compen- sation des variations de la fréquence de la tension d2entrée du circuit de référence, dans de larges limites, ci>est=à=dire la compensation des variations de fréquence de la tension appliquée aux bornes 20 et 2go S'il nez avait pas de quoi compenser une augmentation de la fréquence par rapport à la fréquen-
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ce normale de la tension dentrée apparaissant aux bornes 20 et 20', la sa- turation magnétique des noyaux 52 et 54 diminuerait et la courbe .caractr3.s9 tique non-linéaire 40 de la figure 2 remonterait jusqudà une position repré- sentée par une courbe caractéristique non-linéaire 92, par exempleoSi d'au- tre part,
sans moyen de compensation, la fréquence de la tension d'entrée di-
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minuait jusqu'à un niveau déterminé sous la fréquence normale de la tension d'entrée aux bornes 20 et 20', la saturation magnétique des noyaux 52 et 54 augmenterait et la courbe caractéristique non-linéaire 40 viendrait se placer
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plus bas, par exemple à l8endroit de la courbe caractéristique non-linéaire 94.
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Pour compenser les variations de fréquence précitées de la ten-
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sion d9entrée appliquée aux bornes 20 et 2099 des enroulements de commande 96 et 98 sont couplés inductivement aux noyaux magnétiques respectifs 52 et 54, Dans le cas considéré, les enroulements de commande 96 et 98 sont dis- posés de telle façon sur les noyaux 52 et 54 respectivement, que le courant traversant les enroulements de commande 96 et 98 produise, dans les noyaux
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correspondants 52 et 549 un flux qui s"ajoute au flux produit.
dans les noyaux 52 et 54, par le courant circulant dans les selfs 56 et 58 respecti- vemento
Le courant circulant dans les enroulements de commande 96 et 98 varie d'une façon déterminée en fonction de 1amplitude et de la fréquence de la tension appliquée aux bornes 20 et 20', ceci étant réalisé par un cir- cuit 100 sensible à la fréquence,dont la sortie est reliée électriquement aux enroulements de commande 96 et 98 et dont la tension d'entrée, représen-
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tée par les bornes 101 et 1019y répond à la grandeur de la fréquence de la tension apparaissant aux bornes 20 et 20', En particulier, le circuit sen- sible à la fréquence 100 produit un courant de sortie qui varie de façon dé- terminée,
en fonction de la fréquence de la tension d'entrée apparaissant aux bornes 20 et 20', comme la figure 5 le montre (voir courbe 102). Quand la fréquence de la tension aux bornes 20 et 20'augmente au-delà de la va- leur normale ce qui fait décroître la saturation des noyaux 52 et 54 et, par conséquent, la sortie du circuit à impédance non-linéaire 10,la sortie du circuit sensible à la fréquence 100 croît de façon à augmenter la satu- ration magnétique des noyaux 52 et 54 de manière à compenser l J1 augmentation de fréquence de la tension aux bornes 20 et 20', De même, lorsque la fréquen- ce de la tension aux bornes 20 et 20'tombe en-dessous de la valeur normale, ce qui augmente la saturation magnétique des noyaux 52 et 54 et, par consé- quent,
la sortie du circuit à impédance non-linéaire 10, la sortie du cir- cuit sensible à la fréquence décroît de manière à diminuer la saturation ma- gnétique des noyaux 52 et 54 et à compenser l 9 abaissement de fréquence de la tension aux bornes 20 et 20',
La forme de la courbe 102 est déterminée par les caractéristiques
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électriques des éléments d,un double filtre en r9Taa 103 composé de trois ré- sistances variables z9 1069 108 et de trois condensateurs 110, 112 et Il4o La forme et spécialement la pente de la courbe 102 peut être changée par une résistance variable 1160
Pour pouvoir régler lamplitude du courant de commande circulant
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dans les enroulements de commande 96 et 98 de la réactance à auto- saturation 50,
on prévoit un transformateur à prises multiples 119 ayant une entrée re- liée électriquement aux bornes d9entrée 101 et 1011 et une sortie reliée électriquement à Centrée du filtre 103oLe courant de sortie du filtre 103 est redressé:, en connectant électriquement la sortie du filtre aux bornes
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d.gentrée à un redresseur sec 120 à double alternance Les bornes de sortie du redresseur 120 sont connectées électriquement aux enroulements de commande reliés en série 96 et 98, de fagon que le courant circulant dans ces enrou- lements de commande soit une fonction du courant de sortie du circuit 100 sensible à la fréquence, comme la figure 102 de la figure 5 le montre.
Comme représenté, une réactance 124 est placée dans le circuit qui relie une des bornes de sortie du redresseur 120 à une extrémité de
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lsenroulement de commande 96 et sert à rendre Impédance de la source rela- tivement élevée pour les harmoniques pairs induits dans les enroulements de commande 96 et 98 par le courant alternatif circulant dans les selfs respec- tifs 56 et 580 La figure 4 représente aussi un redresseur 126 à simple alter- nance connecté aux bornes du circuit série contenant les enroulements de com-
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mande 96 et 98,
et servant à obtenir un effet d>auto=sat1.U"ation des harmoni- ques pairs dans les enroulements de commande 96 et 980 On remarquera que les variations dpamplitude de la tension dentrée du circuit sensible à la fréquence 100 n 9 ont pas d-influence sur la précision du circuit de référence de tension, mais augmentent plutôt sa sensibilité
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Il en est ainsi parce qu'une augmentation de tension aux bornes 101 et 1019
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augmente le courant circulant dans les enroulements de commande 96 et 98 de façon à augmenter la saturation des noyaux 52 et 54, Comme il a été expliqué, la courbe caractéristique non-linéaire 40 est abaissée et le courant dans le circuit à impédance non-linéaire 10 allant au redresseur 28:
,augmente pour une tension d'entrée donnée aux bornes 20 et 20'.11 y a donc une plus gran- de différence entre le courant allant au redresseur 28 et le courant allant au redresseur 22, que s'il n'y avait pas de moyen de.compensation de la fré- quenceoLe courant de sortie aux bornes de sortie 36 et 38 ayant pour effet d'abaisser la tension régulée,augmente donc pour une variation de tension donnée aux bornes d'entrée 20 et 20'.
D'autre part une diminution de tension aux bornes 101 et 101' provoque une augmentation du courant de sortie du cir- cuit de référence de tension dans le sens d'augmentation de la tension régu- léeo
Il va de soi que, quoique le circuit de référence de tension de la figure 1 n'ait pas de compensation de fréquence,celle-ci peut lui être appliquée,si on le désire,comme à la figure 4.
REVENDICATIONS. lo Circuit de référence de tension comprenant deux circuits à im- pédance alimentés par une source de tension et un dispositif de circuit ré- pondant à la sortie des deux circuits à impédance pour produire une mesure de la différence des sorties des deux circuits à impédance.9 grâce à quoi leur sortie varie d'une façon déterminée avec les variations d'amplitude de la source de tension comme représenté par deux courbes se croisant, dont une au moins est non-linéaire,
un des deux circuits à impédance comprenant un dispositif magnétique dont le courant de sortie varie avec sa tension d'en- trée comme représenté par la courbe caractéristique non-linéaire caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande servant à varier la satura- tion magnétique du dispositif magnétique de manière à changer la position de la courbe caractéristique non-linéaire par rapport à 1.\1 autre des deux cour- bes qui se croisent.
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WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION, residing in EAST PITTSBURGH (E.U.A.),
VOLTAGE REFERENCE CIRCUITS.
The present invention relates to voltage reference circuits of the impedance type and more especially to voltage reference circuits whose impedance characteristic can be easily changed,
Heretofore, impedance type voltage reference circuits have used, for example, elements having a nonlinear and a linear electrical characteristic;
, or two non-linear electrical characteristics so as to obtain a point of intersection, such as the point of intersection of two characteristic curves. These old type circuits are sensitive to variations in frequency and temperature and therefore have a voltage of different reference or intersection point according to the variation of the temperature or the input frequency. It is, moreover,
difficult to vary the Impedance characteristic of these reference circuits by means of an electric signal these variations having to be effected mechanically
It is the object of the present invention to provide a voltage reference circuit in which the characteristic of one of the impedance circuits can be electrically controlled in a suitable manner, for example by applying a low direct current control signal to the circuit. It is also an object of the invention to provide a means of compensating for variations in frequency of the voltage applied to the input of the reference circuit, within wide limits.
The invention consists in principle of a voltage reference circuit comprising two impedance circuits supplied by a voltage source and a circuit responding to the output of the two impedance circuits and
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giving a measure of the difference between the outputs of the two impedance circuits, whereby their output varies in a determined manner as a function of the amplitude variations of said voltage source and represented by two intersecting curves, at least one of these curves being nonlinear,
and one of the two impedance circuits comprising a magnetic device the output current of which varies with the input voltage along the non-linear characteristic curve and which is provided with a control serving to vary the magnetic saturation of the magnetic device of so as to change the position of the non-linear characteristic curve with respect to the other curve crossing the first
Several embodiments of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Figure 1 is a diagram of a voltage reference circuit according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the linear and non-linear characteristic curves of the voltage reference circuits of Figures 1 and 4 and, more especially;, the different positions of the non-linear characteristic curve for different frequencies of the voltage input voltage reference circuit shown in Figure 4.
Figure 3 is a graph showing different positions of the non-linear characteristic curve of the voltage reference circuits of Figures 1 and 4 following the different flow directions of the current in the control coil of the magnetic device comprising an element of the reference circuits shown in Figures 1 and 4.
FIG. 4 is a diagram of a voltage reference circuit constituting another embodiment of the invention, and
Fig. 5 is a graph showing how the output current of the frequency sensitive circuit shown in Fig. 4 varies with the frequency variations of the input voltage applied to it.
Figure 1 shows a static voltage reference circuit comprising a non-linear impedance circuit 10 and a linear impedance circuit 12. To obtain a measure of the difference between the output currents of the impedance circuit non-linear 10 and the linear impedance circuit 12, a circle circuit 14 responds to the output currents of these two impedance circuits 10 and 12,
In the present case the linear impedance circuit 12 comprises a capacitor 16, although this can be replaced by other elements (not shown) of the resistors for example. When using the capacitor 16, the output current of the circuit to Linear impedance 12 varies as a function of the input voltage of the linear impedance circuit 12 as shown by line 18 of Figures 2 and 3, the input voltage obviously being applied to terminals 20 and 20 '.
The closed circuit 14 is made sensitive to the output current of the linear impedance circuit 12 by electrically connecting the latter to the input terminals of a dry full-wave rectifier 22 of the closed circuit 14 through an isolation transformer 24 whose role is well known.
The output currents of impedance circuits 10 and 12 are combined so as to give a measure of their difference, by connecting a series circuit to one of the output terminals of each of the rectifiers 22 and 28 of the closed circuit 14. series includes chokes 30 and 32 for the. filtering of the current flowing through them The other output terminals of rectifiers 22 and 28 are electrically joined by a resistor 34, the middle tap 36 of which constitutes one of the output terminals of the static voltage reference circuit, resistor 34 being provided at so that the output voltages of rectifiers 22 and 28 remain positive-s for a determined variation of the voltage at terminals 20 and 20 '.
0 The other output terminal 38 of the voltage reference circuit is connected to the junction point of the chokes of
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filtering 30 and 32 of the closed circuit 14, It is thus possible to obtain a measurement of the difference in the output currents of the impedance circuits 10 and 12, at the output terminals 36 and # 8.
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Although we have represented a closed circuit in a circle -14? it goes without saying that this can be replaced by other circuits, provided that these are capable of giving a measure of the difference in the output currents of the circuits with impedance 10 and 12.
Figures 2 and 3 represent a non-linear characteristic curve 40 showing how the alternating current output from the linear impedance circuit 10 varies as a function of the input alternating voltage.
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applied to terminals 20 and 201. As Figures 2 and 3 show,
the linear characteristic curve 18 intersects the non-linear characteristic curve 40 at point 42
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According to the invention.9 the position of the non-linear characteristic curve 40 can be changed to compensate for variations in ambient temperature and in the temperature of the machines to compensate for a reaction drop.
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tive or drop in line or to determine a minimum recitation limit The displacement of the non-linear characteristic curve 40 is effected by varying the amplitude of a low direct current signal sent to a magnetic device 50 The magnetic device 50 shown is a auto-saturation reactance
In the case under consideration, the self-saturating reactance 50 comprises magnetic circuits 52 and 54 to which windings are coupled.
salt-
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respective ticks 56 and 580 As shown, a rectifier d.9auto = saturation 60 is connected in series with choke 56 and a rectifier d.9auto = saturation 62 is connected in series with choke 58, so that current flows only in one direction in the respective windings 56 and 58.
The series circuit comprising the choke 58 and the rectifier 62, and the series circuit comprising the choke 56 and the rectifier 60 are connected in parallel, one end of the circuit pa-
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reel being connected to terminal 20 and 19, the other end to one of the end terminals of the rectifier 28 of the closed circuit 14, As shown the rectifiers 60 and 62 are connected in the circuit with opposite polarities.
To vary the magnetic saturation of the cores 52 and 54 and thus obtain the aforementioned compensation, several control windings
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66, 6 $ y 70, 72 and 74 are coupled to core 52 and several% 6y control windings 78, 80, 82 and 84 are coupled to magnetic core 5.0
As has been explained,
different kinds of compensation can be obtained by varying the amplitude of the current sent to the windings.
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control elements 66, y 6 $ 70, 72, 74, 769 78, 80, 82 and 84. For example, control windings 66 and 76 can be used for reactive fall compensation So As shown. 9 control windings 66 and 76 are connected in series and the voltage applied to these windings has the polarity shown in Figure 1 and comes from a circuit (not shown) which produces an output signal which is a measure of the reactive power to be compensated.
When the input voltage applied to the control windings 66 and 76 has the indicated polarity, the current flowing in the control windings 66 and 76 produces a flux in the cores 52 and 54 which is added to the flux produced in these cores 52 and 54 by the current flowing in the chokes 56 and
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58 so as to reinforce the magnetic saturation of the cores 52 and 54o an increase in the magnetic saturation of the cores 52 and 54. Causes an increase in the output current of the autoRsaturation reactance 50 for a given input voltage of the non-impedance circuit -linear 10 and,
as shown in Figure 3 a downward movement of the characteristic curve
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nonlinear tick 40? position represented by the non-linear characteristic curve 90o We therefore obtain the compensation of the desired reactive drop, by increasing the magnetic saturation of the cores 52 and 54, and a-
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decrease of the characteristic curve 40 to a position represented by the characteristic curve 90.
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The control windings 68 and 78 connected in series to which an input voltage of the indicated polarity is applied, serve for the temperature compensation of the machines. Since the polarity of the voltage applied to the control windings 68 and 78 is the same as that of the input voltage of the control windings 66 and 76, the characteristic curve
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The non-linear characteristic 40 of Figure 3 is also lowered to a position, such as that represented by curve 90, by increasing the magnetic saturation of cores 52 and 54 to compensate for variations in the temperature of the machines as desired. control 70 and 80 are likewise connected in series and an input voltage of the polarity indicated in FIG. 1 is applied to them,
for room temperature compensation In this latter case the characteristic curve 40 is also lowered
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up to the position represented by characteristic curve 90, for example;, when the magnetic saturation of cores 52 and 54 is increased, to compensate for variations in ambient temperature
The in-line fall compensation is effected by control windings 72 and 82 which are connected in series and to which are applied.
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that an input voltage having the indicated polarity In this case, the current flowing in the control windings 72 and 82 produces, in the cores 52 and 54 respectively a flux which opposes the.
flux produced by the current flowing in the respective inductors 56 and 58 and therefore decreases the magnetic saturation of the cores 52 and 54o As Figure 3 shows, the capacitor
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The non = linear characteristic 40 is moved upwards to a position like that represented by the non-linear characteristic curve 919 so as to obtain the desired in-line drop compensation Similarly, the control windings 74 and 84 are connected in a row. series for the compensation of
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the minimum quotation limit and, as indicated, the polarity of the input voltage of the control windings 74 and 84 is the same as that of the input voltage of the control windings 72 and 82.
The characteristic curve 40 is therefore also raised to a position like that represented by the characteristic curve 91q for the setting of the minimum dezcitation limit.
Of course, one or more groups of control windings can be used, such as control windings 66 and 76, depending on the number of types of compensation desired or required. The magnetic cores 52 and 54 respectively can therefore carry only the control windings 66 and 76 or all the control windings listed above.
It is further clear that the circuits (not shown) connected to the inputs of the various groups of control windings 66-76, 68 = 78, 70-80, 72-82 and 74 = 84 produce, in their output circuit, a voltage which is the measure of the particular phenomenon to be compensated, for example the measure of the line drop.
Figure 4 shows a voltage reference circuit whose
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elements common to Figures 1 and 4 bear the same references as in Figure lo The device of Figure 4 further comprises a means of compensating for variations in the frequency of the input voltage of the reference circuit, within wide limits, ci> is = to = to say the compensation of the variations in frequency of the voltage applied to terminals 20 and 2go If there was nothing to compensate for an increase in the frequency compared to the frequency-
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this normal of the input voltage appearing at terminals 20 and 20 ', the magnetic saturation of cores 52 and 54 would decrease and the non-linear characteristic curve 40 of FIG. 2 would rise to a position represented by a non-linear characteristic curve 92, for example oSi on the other hand,
without compensation means, the frequency of the input voltage di-
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minuated to a determined level below the normal frequency of the input voltage at terminals 20 and 20 ', the magnetic saturation of cores 52 and 54 would increase and the non-linear characteristic curve 40 would be placed
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lower, for example at the point of the non-linear characteristic curve 94.
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To compensate for the above-mentioned frequency variations of the voltage
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The input voltage applied to terminals 20 and 2099 of the control windings 96 and 98 are inductively coupled to the respective magnetic cores 52 and 54. In the case considered, the control windings 96 and 98 are arranged in such a way on the cores 52 and 54 respectively, that the current through the control windings 96 and 98 produces, in the cores
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correspondents 52 and 549 a flow which is added to the produced flow.
in cores 52 and 54, by the current circulating in chokes 56 and 58 respectively
The current flowing in the control windings 96 and 98 varies in a determined way as a function of the amplitude and the frequency of the voltage applied to the terminals 20 and 20 ', this being carried out by a circuit 100 sensitive to the frequency, whose output is electrically connected to the control windings 96 and 98 and whose input voltage, shown
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ted by terminals 101 and 1019y responds to the magnitude of the frequency of the voltage appearing at terminals 20 and 20 '. In particular, the frequency-sensitive circuit 100 produces an output current which varies in a definite manner,
depending on the frequency of the input voltage appearing at terminals 20 and 20 ', as shown in figure 5 (see curve 102). When the frequency of the voltage at terminals 20 and 20 'increases beyond the normal value which decreases the saturation of cores 52 and 54 and, consequently, the output of the non-linear impedance circuit 10, the The output of the frequency sensitive circuit 100 increases so as to increase the magnetic saturation of cores 52 and 54 so as to compensate for the frequency increase in voltage at terminals 20 and 20 ', Likewise, when the frequency of the voltage at terminals 20 and 20 falls below the normal value, which increases the magnetic saturation of cores 52 and 54 and, consequently,
the output of the nonlinear impedance circuit 10, the output of the frequency sensitive circuit decreases so as to decrease the magnetic saturation of cores 52 and 54 and to compensate for the frequency lowering of the voltage at terminals 20 and 20 ',
The shape of the curve 102 is determined by the characteristics
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electrical elements of a double r9Taa filter 103 composed of three variable resistors z9 1069 108 and three capacitors 110, 112 and Il4o The shape and especially the slope of the curve 102 can be changed by a variable resistor 1160
To be able to adjust the amplitude of the flowing control current
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in the control windings 96 and 98 of the auto-saturation reactor 50,
a multi-tap transformer 119 is provided having an input electrically connected to the input terminals 101 and 1011 and an output electrically connected to Center of the filter 103o The output current of the filter 103 is rectified by electrically connecting the output of the filter to the terminals
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input to a 120 full-wave dry rectifier The output terminals of the rectifier 120 are electrically connected to the control windings connected in series 96 and 98, so that the current flowing in these control windings is a function of the current output of the frequency sensitive circuit 100, as shown in Figure 102 of Figure 5.
As shown, a reactance 124 is placed in the circuit which connects one of the output terminals of rectifier 120 to one end of
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the control winding 96 and serves to make the source impedance relatively high for the even harmonics induced in the control windings 96 and 98 by the alternating current flowing in the respective chokes 56 and 580 Figure 4 also shows a rectifier 126 single alternation connected to the terminals of the series circuit containing the com-
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mande 96 and 98,
and serving to obtain an effect of auto = sat1.U "ation of the even harmonics in the control windings 96 and 980 Note that the variations in the amplitude of the input voltage of the frequency sensitive circuit 100 n 9 have no effect. -influence on the accuracy of the voltage reference circuit, but rather increase its sensitivity
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This is so because an increase in voltage across terminals 101 and 1019
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increases the current flowing in the control windings 96 and 98 so as to increase the saturation of the cores 52 and 54, As explained, the non-linear characteristic curve 40 is lowered and the current in the non-linear impedance circuit 10 going to rectifier 28:
, increases for a given input voltage at terminals 20 and 20'.11 there is therefore a greater difference between the current going to rectifier 28 and the current going to rectifier 22, than if there were no frequency compensation means The output current at the output terminals 36 and 38 having the effect of lowering the regulated voltage, therefore increases for a given voltage variation at the input terminals 20 and 20 '.
On the other hand, a decrease in voltage at terminals 101 and 101 'causes an increase in the output current of the voltage reference circuit in the direction of increasing the regulated voltage.
It goes without saying that, although the voltage reference circuit of Figure 1 does not have frequency compensation, this can be applied to it, if desired, as in Figure 4.
CLAIMS. lo A voltage reference circuit comprising two impedance circuits supplied by a voltage source and a circuit device responding to the output of the two impedance circuits to produce a measure of the difference of the outputs of the two impedance circuits. 9 whereby their output varies in a determined way with the variations in amplitude of the voltage source as represented by two intersecting curves, at least one of which is non-linear,
one of the two impedance circuits comprising a magnetic device whose output current varies with its input voltage as represented by the non-linear characteristic curve characterized in that it comprises a control device serving to vary the saturation Magnetic tion of the magnetic device so as to change the position of the non-linear characteristic curve with respect to 1. \ 1 other of the two intersecting curves.