<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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
<Desc/Clms Page number 3>
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.
EMI3.1
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
EMI3.2
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
EMI3.3
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-
EMI3.4
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-
EMI3.5
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-
EMI3.6
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
EMI3.7
66, 6$y 70, 72 et 74 sont couplés au noyau 52 et plusieurs enroulements de commande %6y 78, 80, 82 et 84 sont couplés au noyau magnétique 5.0
Comme cela a été expliqué,
on peut obtenir différents genres de compensation en faisant varier l'amplitude du courant envoyé dans les enrou-
EMI3.8
lements de commande 66, y 6$ 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
EMI3.9
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-
EMI3.10
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-
EMI3.11
baissement de la courbe caractéristique 40 jusqu2à une position représentée par la courbe caractéristique 90.
<Desc/Clms Page number 4>
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-
EMI4.1
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
EMI4.2
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-
EMI4.3
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-
EMI4.4
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
EMI4.5
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
EMI4.6
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-
EMI4.7
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-
EMI4.8
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
EMI4.9
plus bas, par exemple à l8endroit de la courbe caractéristique non-linéaire 94.
<Desc/Clms Page number 5>
Pour compenser les variations de fréquence précitées de la ten-
EMI5.1
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
EMI5.2
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-
EMI5.3
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
EMI5.4
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
EMI5.5
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
EMI5.6
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
EMI5.7
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-
EMI5.8
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
EMI5.9
Il en est ainsi parce qu'une augmentation de tension aux bornes 101 et 1019
<Desc/Clms Page number 6>
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.