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E. H. MEYER, résidant à BRUXELLES.
INSTALLATION POUR ENGENDRER UNE TENSION ALTERNATIVE A PARTIR D'UNE TENSION
CONTINUE.
La présente invention est relative à une installation pour engen- drer une tension alternative à partir d'une tension continue, et à un commu- tateur spécial utilise dans cette installation.
On sait que dans beaucoup d'applications on fait usage de vibreurs électromécaniques. Ces instruments sont caractérisés généralement par l'asso- ciation d'un transformateur dont le primaire est fractionné, et d'un commuta- teur monté dans le circuit de ce primaire. Le dit commutateur ordinairement employé comprend une lame vibrante ouvrant et fermant périodiquement des con- tacts. Les vibrations de la lame sont obtenues par voie magnétique.Ces appa- reils sont particulièrement délicats. Ils ne peuvent, pratiquement, fonction- ner qu'à condition d'être protégés par un ensemble d'organes complexes, coû- teux et fragiles. Ainsi, en fait, doit on limiter leur emploi à de courtes du- rées.
On a proposé anciennement de remplacer l'interrupteur automatique à lame vibrante, utilisé dans la bobine de Rhumkhorff, par un interrupteur ro- tatif à mercure, et plus récemment, on a appliqué un dispositif analogue au domaine, actuellement important, de la transformation de courant continu de faible tension en courant alternatif et notamment, dans le but d'alimenter des lampes à fluorescence à partir d'une source de tension continue.
Une applica- tion particulièrement intéressante est celle que l'on fait de pareils disposi- tifs à l'éclairage des véhicules où il est nécessaire d'employer un appareil- lage simple et robuste et où il n'existe pas de source à haute tension.Les réalisations connues présentent cependant divers inconvénients, dont notamment un certain manque d'adaptabilité, et la nécessité d'acquérir un matériel spé- cial.Les commutateurs rotatifs connus, congus dans un but bien déterminé, n'ont du reste qu'un champ d'application assez étroit.
La présente invention propose une installation pour engendrer une tension alternative à partir d'une tension continue, utilisant un commutateur
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rotatif d'un type nouveau, qui se distingue par une extraordinaire souplesse d'adaptation, possède une grande facilité de réglage, et dont la construc- tion est facile et peu coûteuse. En outre son installation sur un véhicule s'accomode au maximum du matériel existant.
De manière générale, l'installation suivant l'invention comprend au moins une source de courant continu, un transformateur aux bornes du se- condaire duquel on recueille la tension alternative, et dont le primaire com- porte au moirjs deux parties, et un commutateur rotatif comprenant au moins un disque présentant à sa périphérie des éléments isolants alternant avec des éléments conducteurs, ledit disque ou deux au moins des dits disques dans le cas où l'appareil en comporte plusieurs, - coopérant par la périphérie avec un bain de mercure individuel, chaque bain étant monté dans un circuit com- prenant respectivement au moins une partie d'enroulement primaire du trans- formateur.
Dans une forme préférée de l'invention, adaptée à l'alimentation de tubes fluorescents pour l'éclairage de véhicules, le commutateur comporte trois disques et trois bains, l'un des disques étant uniformément conduc - teur , et il est entraîné par un moteur monophasé alimenté aux bornes du se- condaire du transformateur. Dans cette installation un vibreur est nécessai- re pour la mise en route, (mais sa mise hors circuit est très rapide, en sor- te qu'il est peu sollicité). L'invention comporte également un agencement particulier des circuits, réalisé par un commutateur manuel d'une grande sim- plicité.
L'invention sera mieux comprise par la lecture de la descrip - tion subséquente, qui se rapporte à une installation adaptée à l'alimenta- tion de tubes fluorescents. Cette installation est décrite à titre d'exemple seulement, et sans aucune intention limitative. La description s'aide de deux figures: - figure 1 est un dessin schématique représentant l'ensemble d'une installation suivant l'invention.
- figure 2 est une vue de face d'un disque d'un commutateur ro- tatif suivant l'invention.
A la figure 1, on a désigné par 1 un transformateur élévateur de tension dont le primaire comprend deux fractions la, l'a reliées en 1 m., point de prise médiane. Le secondaire est désigné par 1b.
2 est un ensemble commutateur, 3 une source de courant conti- nu (en l'espèce, une batterie d'accumulateurs portée par le véhicule), 4 est un vibreur,tandis que 5 désigne un commutateur manuel: la notation 5 a été appliquée conventionnellement à une ligne symbolique reliant toutes les parties mobiles dudit commutateur, pour signifier, suivant l'usage, que ces parties sont déplacées en même temps.
Le système commutateur 2 comprend, enfermé dans un boîtier com- mun à l'ensemble un moteur monophasé 2a dont l'arbre attaque directement un arbre 2'a porteur de disques 2b, 2'b, 2"b. L'arbre 2'a constitue une liai- son mécanique et électrique des centres des trois disques. L'un de ceux-ci, le disque 2'b, est uniformément conducteur. Les disques 2b et 2"b sont con- struits de la même manière, et on en voit les détails à la figure 2. La par- tie centrale du disque, conductrice, est désignée par 2 m. A la périphérie, le disque porte des segments alternativement conducteurs (2c) et isolants (2i), le nombre des segments et par suite leur longueur relative dépendant de la fréquence souhaitée pour le courant de sortie du transformateur, compte tenu de la vitesse de rotation du moteur 2a.
Le centre d'un élément isolant et le centre d'un élément conducteur sont situés respectivement sur des ra- yons du disque, faisant entre eux un angle Ó. Cet angle est constant.
D'autre part, les disques 2b et 2"b sont calés sur l'arbre 2'a de telle sor- te que les éléments conducteurs d'un de ces disques sont décalés par rapport
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aux éléments conducteurs de l'autre disque, d'un angle Ó, A leur péri- phérie, les trois disques plongent dans des bains de mercure individuels,
2ba, 2'ba, 2"ba, reliés à des bornes extérieures au boîtier 2. Chaque dis- que plonge dans le bain qui lui correspond autant, - et seulement autant - qu'il est nécessaire pour que le contact s'établisse entre ce bain et un seul élément conducteur périphérique. Chaque cuvette a été prévue de forme telle qu'elle recueille le mercure que pourrait entraîner au cours de sa rotation, le disque correspondant.
Le bain 2'ba dans lequel plonge le disque 2'b entièrement con- ducteur, est relié à la prise médiane 1m du transformateur, en passant par la source de courant continu 3.
Les bains 2ba et 2"ba sont reliés à des bornes 22' et 22 du com- mutateur 5. Celui-ci comporte quatre balais couplés mécaniquement de telle manière que les positions de numérotations analogues soient occupées simul- tanément. Pour des raisons qui apparaîtront ultérieurement, le commutateur comporte un dispositif qui permet aux balais de se maintenir de façon sta- ble sur les contacts tels que 00 et 22, tandis que le maintien des balais sur les positions telles que Il n'est possible que par un ralentissement in- tentionnel de la main de l'opérateur. De tels dispositifs sont connus et n'ont pas a été décrits.
Le plot 00 et ses homologues (00', 00", 00"') sont des plots morts. Il en est de même des plots 11"' et 22". Les plots 11 et 11' sont reliés aux bornes 4s, 4's du secondaire du vibreur 4. Le plot 11" est re- lié à la borne 4'p du primaire du vibreur 4, dont la borne 4p est reliée à l'un des pôles 3a de la source 3. L'autre pôle 3b de la même source est re- lié au balai (o)". Les balais (0) et (0)" sont reliés respectivement aux ex- trémités des fractions la, l'a du primaire du transformateur 1.
Le vibreur 4 n'a rien de particulier, si ce n'est qu'il est ré- duit aux éléments les lus simples, en raison du peu de services qu'on lui demande. Il est inutile d'en donner une description, ce genre d'appareil étant classique. Il suffira de dire que par primaire on entend le circuit excitateur, tandis que par secondaire on entend le circuit aux bornes du - quel on relève une tension variée. Comme on le sait, le circuit primaire comprend généralement le primaire fractionné d'un transformateur, dont le secondaire fait partie du circuit secondaire du vibreur.
L'installation est complétée par un certain nombre de conden- sateurs égalisateurs. L'un d'eux a été représenté en 1 aux bornes d'uti- lisation du secondaire lb.
Le fonctionnement de l'installation est évident; au départ, le commutateur 5 est en position 00 (et homologues). Rien ne se passe. Lors- qu'on désire allumer les lampes fluorescentes alimentées par le secondaire lb, on passe sur la position 11. Le balai (0) " assure alors l'excitation du vibreur, dont le courant secondaire est amené, par la voie des plots Il et 11' et des balais (0) et (0)', au transformateur 1. Il en résulte qu'un cou- rant alternatif prend naissance dans le secondaire du transformateur 1, le- quel alimente le moteur 2a, dont les bornes 2aa et 2bb sont branchées en dérivation sur ledit secondaire. Le moteur est ainsi lancé.
Lorsque les ba- lais passent en position 22, le vibreur est mis hors circuit par le passage du balai (0) " sur le plot mort 22", tandis que le balais (0) et (0) ' fer - ment sur les plots 22 et 22' les circuits d'alimentation comprenant les en- roulements la et l'a du primaire du transformateur, pour autant qu'à ce mo- ment un élément conducteur des disques 2b et 2"b plonge dans le bain de mer- cure propre à chacun d'eux. Il y aura toujours, de la sorte, fermeture al- ternée de chacun de ces circuits. Dans le trajet comprenant l'arbre 2'a, le disque 2'b, le bain 2'ba, la source 3 et le point 1 m., du courant circule en permanence.
Le commutateur rotatif se substitue ainsi complètement au vi-
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breur.
En même temps que les balais (0), (0)' et (0)" passent sur la position de marche 22 (et homologues 22', 22"), le balai (O)"' passant en 22"' ferme sur les lampes fluorescentes (schématisées en 6), le secondaire du transformateur 1.
Il est clair que bien des variantes peuvent être apportées aux dispositions précédentes, sans sortir du cadre de l'invention, dont quel- ques dispositions annexes se retrouvent encore ci-après:
Le bottier 2 est rempli d'un gaz inerte vis à vis du mercure.
Il pourrait être vidé d'air.
Le rotor du moteur 2a est enfermé dans le boîtier 2, - et en fait, aussi, son stator. Rien ne s'opposerait à ce que le stator fût exté- rieur au boîtier, pourvu localement de parois perméables au flux magnétique.
Les enroulements du primaire du transformateur la, l'a, sont ici de même sens.
On aurait pu concevoir leur enroulement en sens opposé, et leur alimentation en courant continu de même sens.Enfin l'installation a été décrite avec un commutateur rotatif à 3 disques. Il est compréhensible qu'en modifiant le nombre des disques et des fractions homologues du primaire du transforma- teur 1, on puisse produire des courants polyphasés.
Il est inutile,d'autre part, de s'étendre sur les possibilités multiples qu'offre la disposition des segments isolants et conducteurs. On conçoit aisément qu'un commutateur suivant l'invention soit d'application multiple.
En annexe, l'invention prévoit un mode de réglage de la vitesse de rotation du commutateur. L'un des disques, en fait ici le disque 2'b, tourne dans le champ d'un aimant schématisé par les traits interrompus 7.
Le réglage de ce champ (réglage d'intensité, par exemple) peut s'obtenir par déplacement de l'aimant. S'il s'agit d'un électro-aimant, il suffira d'agir sur son courant d'excitation.
REVENDICATIONS.
1. Installation pour engendrer une tension alternative à par- tir d'une tension continue et plus particulièrement en vue d'alimenter des tubes fluorescents pour l'éclairage de véhicules, comprenant au moins une source de courant continu, un transformateur aux bornes du secondaire du- quel on recueille la tension alternative et dont le primaire comporte au moins deux parties, et un commutateur rotatif contrôlant l'alimentation du primaire, caractérisé en ce que le commutateur comporte au moins un disque présentant à sa périphérie des éléments isolants alternant avec des élé- ments conducteurs, ledit disque ou deux au moins des dits disques coopé- rant par la périphérie avec un bain de mercure individuel, chaque bain étant monté dans un circuit comprenant respectivement au moins une partie d'enroulement primaire du transformateur.
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E. H. MEYER, residing in BRUXELLES.
INSTALLATION TO GENERATE AN ALTERNATIVE VOLTAGE FROM A VOLTAGE
KEEP ON GOING.
The present invention relates to an installation for generating an alternating voltage from a direct voltage, and to a special switch used in this installation.
It is known that in many applications use is made of electromechanical vibrators. These instruments are generally characterized by the association of a transformer with a split primary, and a switch mounted in the circuit of this primary. Said switch ordinarily employed comprises a vibrating blade periodically opening and closing contacts. The vibrations of the blade are obtained by magnetic means. These devices are particularly delicate. In practice, they can only function if they are protected by a set of complex, expensive and fragile organs. Thus, in fact, their use should be limited to short periods.
It was previously proposed to replace the automatic vibrating reed switch, used in the Rhumkhorff coil, by a mercury rotary switch, and more recently, a similar device has been applied to the now important field of the transformation of low voltage direct current in alternating current and in particular, for the purpose of supplying fluorescence lamps from a direct voltage source.
A particularly interesting application is that which is made of such devices for lighting vehicles where it is necessary to use simple and robust apparatus and where there is no high voltage source. The known embodiments, however, have various drawbacks, including in particular a certain lack of adaptability, and the need to acquire special equipment. Known rotary switches, designed for a well-defined purpose, have moreover only one fairly narrow scope.
The present invention proposes an installation for generating an alternating voltage from a direct voltage, using a switch
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Rotary of a new type, which is distinguished by an extraordinary flexibility of adaptation, possesses great ease of adjustment, and the construction of which is easy and inexpensive. In addition, its installation on a vehicle accommodates the existing equipment as much as possible.
In general, the installation according to the invention comprises at least one source of direct current, a transformer at the terminals of the secondary of which the alternating voltage is collected, and the primary of which comprises two parts, and a switch. rotary comprising at least one disc having at its periphery insulating elements alternating with conductive elements, said disc or at least two of said discs in the case where the apparatus comprises several, - cooperating at the periphery with an individual mercury bath , each bath being mounted in a circuit comprising respectively at least one primary winding part of the transformer.
In a preferred form of the invention, suitable for supplying fluorescent tubes for vehicle lighting, the switch comprises three disks and three baths, one of the disks being uniformly conductive, and it is driven by a single-phase motor supplied to the secondary terminals of the transformer. In this installation, a vibrator is necessary for start-up, (but it is very quick to switch off, so there is little demand on it). The invention also comprises a particular arrangement of the circuits, produced by a very simple manual switch.
The invention will be better understood by reading the subsequent description, which relates to an installation suitable for supplying fluorescent tubes. This installation is described by way of example only, and without any limiting intention. The description is based on two figures: - Figure 1 is a schematic drawing showing the assembly of an installation according to the invention.
FIG. 2 is a front view of a disk of a rotary switch according to the invention.
In FIG. 1, a step-up transformer is designated by 1, the primary of which comprises two fractions la, a connected at 1 m., The center tap point. The secondary is designated by 1b.
2 is a switch assembly, 3 a direct current source (in this case, an accumulator battery carried by the vehicle), 4 is a buzzer, while 5 designates a manual switch: the notation 5 has been applied conventionally to a symbolic line connecting all the moving parts of said switch, to signify, depending on usage, that these parts are moved at the same time.
The switching system 2 comprises, enclosed in a box common to the assembly, a single-phase motor 2a whose shaft directly drives a shaft 2'a carrying discs 2b, 2'b, 2 "b. The shaft 2 '. a constitutes a mechanical and electrical connection of the centers of the three disks. One of these, the disk 2'b, is uniformly conductive. The disks 2b and 2 "b are constructed in the same way, and the details are seen in figure 2. The central part of the disc, which is conductive, is designated by 2 m. At the periphery, the disc carries segments which are alternately conductors (2c) and insulating (2i), the number of segments and consequently their relative length depending on the desired frequency for the output current of the transformer, taking into account the speed of rotation. of engine 2a.
The center of an insulating element and the center of a conductive element are located respectively on radii of the disc, forming an angle Ó between them. This angle is constant.
On the other hand, the discs 2b and 2 "b are wedged on the shaft 2'a in such a way that the conductive elements of one of these discs are offset with respect.
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to the conductive elements of the other disc, at an angle Ó, At their periphery, the three discs are immersed in individual mercury baths,
2ba, 2'ba, 2 "ba, connected to terminals outside the box 2. Each disc plunges into the bath which corresponds to it as much, - and only as much - as is necessary for contact to be established between this bath and a single peripheral conductive element Each bowl has been designed in such a way that it collects the mercury which could be entrained during its rotation by the corresponding disc.
The bath 2'ba in which the fully conducting disc 2'b is immersed, is connected to the center tap 1m of the transformer, passing through the direct current source 3.
The baths 2ba and 2 "ba are connected to terminals 22 'and 22 of the switch 5. The latter comprises four brushes mechanically coupled in such a way that the analogous numbering positions are occupied simultaneously. For reasons which will become apparent. subsequently, the switch comprises a device which allows the brushes to remain stably on contacts such as 00 and 22, while the maintenance of the brushes in positions such that it is only possible by an internal slowdown. This type of device is known and has not been described.
Plot 00 and its counterparts (00 ', 00 ", 00"') are dead plots. The same is true of the pads 11 "'and 22". The pads 11 and 11 'are connected to the terminals 4s, 4's of the secondary of the vibrator 4. The pad 11 "is connected to the terminal 4'p of the primary of the vibrator 4, the terminal 4p of which is connected to one of the poles 3a of the source 3. The other pole 3b of the same source is linked to the brush (o) ". The brushes (0) and (0) "are respectively connected to the ends of fractions la, a of the primary of transformer 1.
The vibrator 4 has nothing in particular, except that it is reduced to the most simple elements, because of the few services that are required of it. It is unnecessary to give a description, this type of device being classic. It will suffice to say that by primary we mean the exciter circuit, while by secondary we mean the circuit across the terminals of which a varied voltage is recorded. As is known, the primary circuit generally comprises the fractional primary of a transformer, the secondary of which forms part of the secondary circuit of the vibrator.
The installation is completed by a number of equalizing capacitors. One of them has been shown at 1 at the terminals of use of the secondary lb.
The operation of the installation is obvious; initially, switch 5 is in position 00 (and counterparts). Nothing is happening. When it is desired to light the fluorescent lamps supplied by the secondary lb, one passes to position 11. The brush (0) "then ensures the excitation of the vibrator, the secondary current of which is supplied, by means of the pads II. and 11 'and brushes (0) and (0)', to transformer 1. As a result, an alternating current originates in the secondary of transformer 1, which supplies motor 2a, whose terminals 2aa and 2bb are branched off from said secondary, and the engine is started.
When the balances pass in position 22, the vibrator is switched off by the passage of the brush (0) "on the dead pad 22", while the brushes (0) and (0) 'close on the pads 22 and 22 'the supply circuits comprising the windings la and a of the primary of the transformer, provided that at this moment a conductive element of the discs 2b and 2 "b is immersed in the sea bath. cure specific to each of them. There will always be, in this way, alternate closure of each of these circuits. In the path comprising the shaft 2'a, the disc 2'b, the bath 2'ba, source 3 and point 1 m., current flows continuously.
The rotary switch thus completely replaces the
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burner.
At the same time that the brushes (0), (0) 'and (0) "pass on the operating position 22 (and counterparts 22', 22"), the brush (O) "'passing in 22"' closes on fluorescent lamps (shown diagrammatically in 6), the secondary of transformer 1.
It is clear that many variations can be made to the preceding arrangements, without departing from the scope of the invention, some of the additional arrangements of which are also found below:
The housing 2 is filled with a gas inert with respect to mercury.
It could be emptied of air.
The rotor of the motor 2a is enclosed in the housing 2, - and in fact, also, its stator. Nothing would prevent the stator from being outside the housing, provided locally with walls permeable to magnetic flux.
The windings of the primary of the transformer la, a, are here in the same direction.
We could have designed their winding in the opposite direction, and their direct current supply in the same direction. Finally, the installation was described with a rotary switch with 3 discs. It is understandable that by modifying the number of disks and homologous fractions of the primary of transformer 1, polyphase currents can be produced.
It is unnecessary, on the other hand, to dwell on the multiple possibilities offered by the arrangement of the insulating and conducting segments. It is easily understood that a switch according to the invention is of multiple application.
In the appendix, the invention provides a method of adjusting the speed of rotation of the switch. One of the discs, in fact here the disc 2'b, rotates in the field of a magnet shown schematically by the dotted lines 7.
The adjustment of this field (intensity adjustment, for example) can be obtained by moving the magnet. If it is an electromagnet, it will suffice to act on its excitation current.
CLAIMS.
1. Installation for generating an alternating voltage from a direct voltage and more particularly with a view to supplying fluorescent tubes for vehicle lighting, comprising at least one direct current source, a transformer at the terminals of the secondary of which the alternating voltage is collected and of which the primary comprises at least two parts, and a rotary switch controlling the supply of the primary, characterized in that the switch comprises at least one disc having at its periphery insulating elements alternating with conductive elements, said disc or at least two of said discs cooperating at the periphery with an individual mercury bath, each bath being mounted in a circuit comprising respectively at least one primary winding portion of the transformer.