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G. LEISCHNER, résidant à BONIGEN-BEI-INTERLAKEN (Suisse) .
PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES POUR LA REGULATION DE GRANDEURS INDUSTRIELLES, ET AUX DISPOSITIFS COMPORTANT APPLICATION DES DITS PROCEDES.
Il est connu que les dispositifs servant à la régulation de gran- deurs industrielles ou mieux, de grandeurs techniques dans une exploitation industrielle, ont besoin de moyens de contrôle, par exemple pour la régula- tion de la tension électrique, d'un contrôleur de tension, pour la régulation du courant électrique d'un contrôleur de courant, pour la régulation de tem- pérature, d'un organe de surveillance de la température (thermomètre à con- tact ou thermoélémnt), pour le contrôle de la vitesse de rotation de machi- nes tournantes, d'un régulateur centrifuge, etc... Mais ces organes de con - trôle connus des grandeurs industrielles présentent l'inconvénient qu'ils ne réagissent que trop peu ou pas du tout aux faibles fluctuations des grandeurs en question, c'est-à-dire que leur précision d'excitation est trop faible.
Comme la plupart de ces organes de contrôle de grandeurs industrielles agis- sent par un intermédiaire mécanique sur les organes de régulation, la sensi- bilité des régulateurs est abaissée par frottement mécanique. Un autre incon- vénient des dispositifs de régulation connus servant au réglage des grandeurs électriques industrielles par un intermédiaire mécanique réside dans la durée réduite et dans la faible sécurité de fonctionnement de ces dispositifs, dues à la détérioration ou "piquage" des contacts de commutation et de réglage.Ce- ci est vrai en particulier pour les régulateurs à contact, qui travaillent avec des coupures et mises en contact très fréquentes, par exemple pour les régulateurs de générateurs d'éclairage de véhicules.
L'invention est relative aux procédés pour éliminer ces imperfec- tions, ainsi qu'à des dispositifs pour mettre en oeuvre ces procédés en les appliquant à la régulation de grandeurs techniques et physiques de tous gen- res.
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Dans les régulateurs connus, le contrôleur de tension se compose d'un système électromagnétique, dont le courant varie dans la bobine de ten- sion, suivant la loi d'Ohm, en fonction de la tension à maintenir sous con- trôle. A la suite d'une variation de tension, la variation de l'intensité du champ est très faible, c'est pourquoi la force d'attraction également ne subit qu'une très faible variation. A cause du frottement à surmonter, il est nécessaire de disposer d'une variation importante de tension, pour ame- ner le régulateur à répondre.
Dans l'invention, on provoque, au moyen de semi-conducteurs élec- triques n'obéissant pas à la loi d'Ohm, de grandes variations de courant dans les enroulements des systèmes régulateurs électromagnétiques ou dans des cir- cuits de commande, pour de petites variations des grandeurs électriques en question. Comme semi-conducteurs, on peut utiliser par exemple des oxydes métalliques, des sulfures, des cristaux, etc. Pour le but visé, il est avan- tageux d'utiliser du protoxyde de cuivre avec une couche de cuivre d'un coté, et une plaque de contact, par exemple en plomb, de l'autre côté. On peut aus- si employer des alliages de sélénium montés sur des plaques métalliques et portant, sur l'autre face, une couche de contact obtenue par aspersion.
Les semi-conducteurs de ce genre présentent la caractéristique que leur résistan- ce électrique décroît fortement quand le courant croît, c'est-à-dire que ce sont des résistances négatives.
A l'aide des moyens établis selon l'invention, d'autres grandeurs que les grandeurs électriques industrielles peuvent être contrôlées et main- tenues sous contrôle, par exemple des grandeurs de nature mécanique, opti- que, acoustique, thermique, hydraulique, pneumatique, etc. Ces dernières sont transformables par des moyens connus en grandeurs électriques, par exemple grâce à l'effet piézoélectrique ou avec des cellules photoélectriques ou par des moyens analogues.
L'invention est représentée, surtout à titre illustratif, plus ou moins schématiquement sur les figs 1 à 18a.
La fig. 1 montre la caractéristique d'une résistance négative dans le système de coordonnées. Sur le côté droit, la courbe représente le courant Id porté en ordonnées en fonction de la tension Ud en abscisses, dans la direction permettant le passage du courant. Le prolongement des ordonnées en dessous de l'axe des abscisses montre le courant de retour Ir en fonction de la tension Ur, sur la partie gauche des abscisses. La tension Ud à con- traler est à multiplier de telle manière, ou bien il y a un nombre tel d'é- léments ou de plaques à insérer en série, que la tension nominale S se trou- ve juste au-dessus du coude sur la ligne d'abscisses en pointillé, en un en- droit où le courant Id commence à croître avec une forte pente.
Si dans ce cas la tension Ud n'augmente alors que faiblement, le courant Id se met à croître fortement, et l'on peut empêcher par des moyens appropriés qu'elle ne continue à croître spontanément.
La fig. 2 montre schématiquement une machine normale shunt G à courant continu, qui est maintenue, par le procédé de l'invention, à une ten- sion constante lorsque la vitesse de rotation varie. Le courant d'excitation fourni par l'induit 1, passe par les balais 2 et 21 dans une résistance né- gative 8 et au travers de la bobine de tension 6 du régulateur à contact avec armature 7, qui ouvre par attraction magnétique les contacts 5. En pa- rallèle sur le contact 5 est montée la résistance ohmique 4. Dès que le gé- nérateur G se met à tourner, le courant d'excitation passe par la résistan- ce 4 et le contact 5, ainsi qu'au travers de l'enroulement d'excitation 3 du champ magnétique (enroulement shunt), jusqu'à ce que la tension nominale S suivant fig. 1 soit atteinte.
Au passage de cette valeur de tension S, mar- quée par la ligne ponctuée, le courant Id commence à croître avec une forte pente dans la résistance négative 8 et dans la bobine 6. Par suite, le con- tact 5 s'ouvre, ce qui fait qu'une partie du courant d'excitation dans la bo- bine 3 est supprimée.Il s'ensuit que la tension de la machine tombe en-des-
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sous de la valeur nominale S de la fig. 1, le contact 5 se referme et le processus de l'augmentation de la tension de la machine jusqu'à la valeur nominale S se reproduit périodiquement, avec de nouvelles ouvertures de con- tacts,comme dans les régulateurs à contact connus, mais avec une précision de réglage de la tension à contrôler ou d'autres grandeurs électriques in- dustrielles, bien supérieure.
Le régulateur à contact utilise jusqu'à pré- sent acquiert, par l'insertion d'une résistance négative 8, ayant avec l'en- roulement magnétique 6 la caractéristique selon fig. 1, une sensibilité su- périeure, c'est-à-dire qu'il devient de ce fait un régulateur de précision.
Comme les interruptions de contact sont provoquées dans l'intervalle de fai- bles différences de tension, l'énergie pilotée par les contacts 5 est aussi plus faible. Il en résulte que la durée des contacts, qui sont peu détério- rés ou "piqués" par échauffement, est prolongée et qu'une plus grande sécu- rité de fonctionnement est assurée.
La fig. 3 représente schématiquement un générateur G à courant continu avec induit 1, sur le collecteur duquel glissent les balais 2 et 2 .
L'enroulement d'excitation shunt 3 est relié en permanence aux balais 2 et
21.Sur les bras polaires, non représentés, sur lesquels se trouve l'enrou- lement de champ 3, est disposé, en parallèle avec l'enroulement de champ 3, un enroulement 4, qui est monté avec une polarité opposée, en série avec la résistance négative 5 et la résistance de réglage 6.Dès que la tension de la machine atteint la valeur nominale S (fig. 1) par autoexcitation avec l'enroulement de champ 3, il commence à circuler un courant dans l'enroule- ment auxiliaire de champ 4, grâce à l'action de la résistance négative 5, courant qui est opposé au courant excitateur dans l'enroulement de champ 3.
Par suite,le champ est affaibli et la tension de la machine est ramenée à la tension nominale S (fig. l) jusqu'à ce qu'un état d'équilibre du champ soit obtenu par les deux enroulements 3 et 4. Par suite de la forte sensi- bilité à la tension de la résistance négative 5 servant de contrôleur de tension,la tension de machine régularisée est tout à fait constante. Par conséquent, le courant de charge de la batterie 8 décroît aussi très forte- ment quand l'état de charge de la batterie s'améliore. Pour éviter que, la batterie étant chargée et la machine en fonctionnement, ladite batterie ne participe à nouveau à l'alimentation de l'organe consommateur d'énergie 10 et ne soit ainsi déchargée, on a disposé un enroulement compound 9.
Ce der- nier ne se trouve pas dans le circuit de charge de la batterie, mais seule- ment dans le circuit de charge de l'organe consommateur et il augmente l'ex- citation du champ, car le courant de consommation circule dans le même sens que le courant d'excitation dans l'enroulement 3. Grâce à cet agencement on peut, par exemple dans les systèmes d'éclairage des véhicules, conserver en réserve la batterie chargée. Avec la résistance variable 6, on peut régler la valeur de la tension nominale S entre certaines limites.
Un tel dispositif construit selon l'invention peut être incorpo- ré à des installations d'éclairage existantes, comprenant par exemple des régulateurs à contact et après avoir enlevé ceux-ci. De ce fait, la sécurité de fonctionnement et la durée d'usage sont accrues, car il ne s'y trouve plus de parties mécaniques.
La fig. 4 montre un alternateur polyphasé G (par exemple tripha- sé) avec excitatrice E et un dispositif de régulation de tension selon l'in- vention. Aux trois phases R.S.T. de l'alternateur G sont reliés les enroule- ments primaires 8 d'un transformateur, dont les enroulements secondaires 7 alimentent le redresseur 6. Les pôles + et - du redresseur 6 sont reliés;; par l'intermédiaire d'une résistance négative comprenant par exemple plu- sieurs éléments 5 et la résistance de réglage 9, à l'enroulement de champ 3 de l'excitatrice, de sorte que le courant du redresseur 6 se superpose au courant d'autoexcitation.
L'induit 1 avec les balais 2 et 21 est relié de fa- gon constante à l'enroulement de champ de l'alternateur G, avec un enroule- ment excitateur shunt en parallèle.Lorsque les tensions triphasées en R, S, T de l'alternateur atteignent leur valeur nominale S (fig. 1), le courant du
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redresseur 6, en sens inverse du courant d'excitation dans le sens de la flèche simple commence à passer dans l'enroulement d'excitation 3 suivant la flèche double, par suite de la caractéristique de la résistance négative 5.
Le courant résultant dans l'enroulement d'excitation est plus petit que le courant shunt fourni par l'induit de l'excitatrice. Il s'ensuit ainsi un af- faiblissement du champ., et par suite les tensions d'alternateur sur R, S, T reviennent à la valeur nominale S,ce qui entraîne une réduction du contre- courant dans le sens de la flèche double. Grâce aux résistances de réglage 4 et 9, la tension nominale S des phases R, S,T du générateur peut être ré- glée entre certaines limites.
Avec l'alternateur polyphasé G selon la fig. 4, on peut aussi alimenter des installations d'éclairage sur batteries de véhicules et ces batteries peuvent être chargées par un redresseur 6. Le progrès technique de l'invention réside dans l'agencement de régulation, statique et sans contacts.
Les organes consommateurs peuvent également être reliés à un enroulement com- pound non représenté, disposé sur les bras polaires de l'enroulement de champ 3 et qui a pour but de maintenir en réserveà l'état chargée la batterie de véhicule susmentionnée.
Dans l'agencement selon la fig. 4, il faut cependant prendre garde à ce que la résistance négative 5 soit dimensionnée de telle manière que la tension nominale S (fig. 1) soit supérieure à la plus grande tension d'excitation de l'enroulement de champ, afin que cette tension d'excitation ne débite aucun courant de retour au travers du circuit de la résistance né- gative et du redresseur.
Au lieu de l'excitatrice E, on peut aussi exciter l'enroulement de champ, non représenté, du système polaire de l'alternateur polyphasé G par un redresseur,ce qui fait que le circuit de régulation est relié, avec un signe inverse, aux bornes de cet enroulement de champ., par le redresseur 6 et la résistance négative 5 et que le courant d'excitation circule en sens inverse. Mais il faut cependant prendre garde., ce faisant, à ce que ni le redresseur d'excitation non représenté.. ni le circuit de régulation ne soient couplés galvaniquement.
La fig. 5 représente,? à moitié schématiquement, un générateur de courant continu G, avec son induit 1, ses balais 2 et 2 , et les pièces polaires 3entourées par l'enroulement de champ 4. Dans les noyaux des pièces polaires 3, il est prévu des trous 5 dans lesquels se trouve un en- roulement 6. Celui-ci est alimenté par la tension de l'induit et ferme un circuit passant par la résistance négative 7 et la résistance de réglage 8.
Une fois la tension nominale S (fig. l) obtenue, il circule, dans le circuit de l'enroulement 6, un courant qui engendre dans les pièces polaires un flux magnétisant circulaire (magnétisation transversale ou pré-magnétisation).
Grâce à cette pré-magnétisation, la perméabilité m est diminuée pour le flux principal µ , de sorte qu'à l'intensité de champ égale de l'enroule- ment 4, l'induction B du flux principal est affaiblie et la tension de la machine revient à la tension nominale S. Puis le courant dans l'enroulement 6 diminue, ainsi que le flux de pré-magnétisations jusqu'à ce que l'état d'équilibre entre les deux flux se soit établi. Ce processus se déroule pour chaque variation de la vitesse de rotation et de la charge de consommation de la machine.
Le flux dans l'enroulement régulateur 6, indiqué par des flèches suivant des lignespointillées, passe dans les pièces polaires suivant une direction radiale, Suivant une autre disposition des trous 5 avec les enrou- lements 6, le flux de pré-magnétisation peut aussi circuler dans la direc- tion axiale.
Dans toutes les machines électriques à aimants permanents,il est possible de réaliser par pré-magnétisation la régulation des grandeurs électriques industrielles, dans les pièces polaires en matériau non perma- nent ainsi que dans les conducteurs de flux magnétique induit, et aussi de
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contrôler et de maintenir sous contrôle ces grandeurs par des moyens res- sortant de l'invention.
Un autre genre de générateurs électriques, qui comme les machi- nes avec inducteurs à aimants permanents, n'a pas pu être régularisé jus- qu'ici, comprend les générateurs asynchrones avec auto-excitation à circuit oscillant et rotor en court-circuit.
La fig. 6 montre le schéma d'un tel générateur G. L'enroulement statorique 1 est réalisé en trois phases qui sont reliées, aux points extrê- mes des extrémités de phases R, S, T, par des condensateurs 2. Le circuit magnétique avec l'enroulement statorique 1 constitue la self-inductance L selon la fig. 7, les condensateurs 2 formant la capacité C; L et C sont por- tées en ordonnées en fonction du courant I en abscisses. Lorsqu'on fait tour- ner le rotor, il est engendré de petites tensions dans les phases de l'en - roulement du stator, qui font osciller les trois circuits oscillants.
Au point d'intersection de C et de L se trouve le point de résonance de la ma- chine, lorsque la condition #/sc=w L est remplie, w étant la pulsation. wc
Pour qu'il y ait auto-excitation, il est nécessaire qu'il exis- te des inégalités à la périphérie du rotor. Celles-ci peuvent être consti- tuées par des rainures fendues ou des gorges à direction axiale dans les épanouissements dentés, ou bien des évidements en forme de poches sur la pé- riphérie du rotor. Les machines à surface lisse, qui tournent de manière concentrique, ne s'excitent pas. Même lorsque l'excitation est obtenue par raccordement à un réseau de courant polyphasé, elle s'arrête lorsque la liaison est coupée.
Par ailleurs, des machines de ce genre, dans lesquelles les conditions fondamentales indiquées pour l'excitation sont remplies, n'ont pas besoin de magnétisme rémanent. L'auto-excitation se produit aus- si avec du fer parfaitement vierge composant le rotor et le stator.
L'explication de ce phénomène d'auto-excitation, d'après les dernières découvertes en physique, est encore prématurée dans l'état ac- tuel de la technique. Le fait que l'auto-excitation de la machine n'est pas conditionnée par le magnétisme rémanent, augmente ses possibilités de mise en service et la rend indépendante du sens de rotation. Cette machine à au- to-excitation peut être entraînée, sans disposition spéciale, dans les deux sens de rotation, et à cause de cela, elle convient particulièrement bien à l'éclairage des trains, puisque, lorsque le sens de marche change, il n'est pas besoin de prévoir de commutation.
Le problème de la régulation est, en pratique, le gros obsta- cle à l'utilisation des machines asynchrones auto-excitées et il n'a pas été résolu jusqu'ici. Il offre des difficultés toutes spéciales avec les machi- nes dont le nombre de tours varie fortement, et par exemple avec celles utilisées comme générateurs d'éclairage de véhicules. La solution de ce problème constitue un objet de la présente invention.
La fig. 8 montre, en vue de dessus, une tôle de stator 1, ap- partenant à une machine d'éclairage à auto-excitation, pour véhicules d'un genre quelconque, selon les figs 6 et 7. Les échancrures normales 2 pour en- roulements sont prévues pour l'enroulement d'auto-excitation à condensateurs 1 (fig. 6) et pour l'enroulement de travail non représenté. Dans les tôles 3 est disposé, à l'intérieur d'échancrures rondes fermées, l'enroulement de pré-magnétisation 4, par exemple excité par du continu, et qui engendre un flux circulaire 5 de pré-magnétisation, qui n'a été représenté, que dans une dent, en pointillé et avec des flèches.
La fige 9 représente, à titre d'exemple, sur la courbe II,l'in- duction B du flux de pré-magnétisation 5 (fig. 8) en fonction de l'intensi- té de champ H, ainsi que sur la courbe I, l'induction B du flux principal en fonction de l'intensité de champ H. Grâce à la pré-magnétisation selon la courbe I (fig. 9) par l'enroulement 4 (fig. 8), la perméabilité m est tellement abaissée, que le flux principal ou flux tournant de la machi#
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ne selon la courbe I (fige 9) ne présente, en valeur effectives que la gran- deur de la courbe III (figo 9),dont l'induction B est portée en fonction de l'intensité de champ H. La courbe III représente la valeur de la diffé- rence d'induction B entre les deux courbes I et II en fonction de l'inten- site de champ H.
La fig. 9a montre la courbe de cisaillement du trajet de magné- tisation principal ou tournant., soit également l'induction B en fonction de l'intensité de champ H.
Par suite de l'abaissement de l'induction B du flux principal sur la courbe I (fig. 9) à la valeur sur la courbe II (fig. 9), la tension de la machine U,induite par le flux tournant µ , varie également dans l'enroulement du circuit oscillant ou à condensateurs 1 (fig. 6), et dans l'enroulement de travail non représenté, en série avec cet enroulement 1,.Se- lon l'équation
EMI6.1
ii U= tl p À0¯l volts c'est-à-dire que la tension de machine U peut être réglée en grandeur à vo- lonté à l'intérieur du montant de la différence de la variation de flux en- tre les courbes I et II (fig. 9) par les moyens selon l'invention.
Comme par la variation de la tension de machine par pré-magné- tisation et diminution de la perméabilité m du conducteur de flux in - duit, la self-inductance L du circuit oscillant d'auto=excitation est chan- gée en raison de la formules
EMI6.2
il s'ensuit que par résonance du courant du circuit oscillant à capacité constante L, la vitesse de rotation de la machine peut être réglée dans de larges limites. On sait, en effet, que la pulsation est proportionnel- le au champ tournant et par suite à la vitesse de rotation du rotor. Avec la machine asynchrone, il faut cependant tenir compte seulement de la fré- quence de glissement.
Lorsque le nombre de tours/minute de la machine augmente.. la self-inductance L de l'enroulement oscillant I (fige 6) doit diminuer, en correspondance avec la pulsation croissante w, , diaprés la relation:
EMI6.3
Ceci n'est cependant exact que dans le cas idéale tandis que dans la pra- tique, les pertes et le glissement doivent intervenir. Les pertes agissent pour amortir le circuit oscillant dans le rapports
EMI6.4
le facteur d'amortissement agissant en faveur de la self -inductance L et en sens contraire de la capacité C, puisque à capacité constante et vitesse de rotation croissante, L n'a pas besoin d'être diminué de manière quadrati- que.
Il faut également décompter la fréquence de glissement de la vitesse de rotation n du rotor.,pour obtenir la pulsation w.
Dans l'enroulement d'excitation 1 (fig. 6), le courant d'exci- tation :
IL= u/wl, décalé de n/r en arrire par rapport à U. Dans le circuit des condensateurs circule un courant de même intensités le = U,C, décaléde n/2 en avant par rapport à U.
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La figo 10 montre la vue partielle d'une tôle de stator 1, par exemple pour une machine asynchrone auto-excitatrice à vitesse de rotation
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variable. Entre les enroulements 2 sont établies des dents 3 de telle ma - nière qu'un trou pour enroulement soit prévu, pour chacune des dents, con- tre le fond de fer. Ce trou est en forme de goutte et sert à recevoir l'en- roulement de pré-magnétisation qui engendre le flux 5, indiqué par la ligne pointillée avec des flèches, de la même manière que dans le mode de réali- sation de la fige 8 et avec une action analogue.
La figo 11 montre une autre forme de réalisation d'une telle tôle de stator,dont les échancrures pour enroulements et les dents sont désignées de façon analogue à celle de la fig. 10. Des trous triangulaires
4 sont pratiqués dans les dents 3 en face des fonds de tôle, et dans ceux- ci mêmes sont encore découpés, par poinçonnage, des trous allongés 41, qui servent à recevoir l'enroulement de pré-magnétisationo Comme les trous 4 et
4 sont situés l'un près de l'autre, l'un peut être utilisé pour faire pas- ser le conducteur d'aller, et l'autre le conducteur de retour de l'enroule- ment de pré-magnétisation, ainsi qu'on a représenté à titre d'exemple sur deux échancrures, les lignes 5 en pointillés indiquant avec des flèches la direction du flux circulaire.
La fig. 12 montre le stator d'une machine selon l'invention, comme décrit auparavant. Les trous servant à recevoir l'enroulement de pré- magnétisation ne sont cependant pas pratiqués dans les dents 3 entre les encoches 2, mais ils se trouvent sur le bord extérieur du paquet de tôles induites et ils pénètrent partiellement dans la masse de fer du carter 6.
Le flux de pré-magnétisation, représenté par des lignes pointillées et des flèches,se ferme dans le carter 6 et prémagnétise le dos ou fond des tô- les 1, Les trous 4 peuvent aussi être exécutés de telle manière qu'ils soient situés entièrement dans le paquet de tôles et disposés, en forme de fentes, dans le flux dentaire, de sorte que le carter aide à fermer le flux de pré-magnétisation et l'épanouissement dentaire forme l'autre partie du circuit. Dans la moitié gauche de la fige 12 est représentée par exemple une dent avec une telle encoche 7. Ce mode de réalisation présente l'avan- tage, que l'enroulement non représenté comprenant des bobinages terminés peut être mis en place avant introduction du paquet de tôles 1 dans le car- ter massif 6.
Cet enroulement provoque une forte pré-magnétisation des flancs et des épanouissements dentaires. De plus, le flux de pré-magnétisation se ferme,par le dos des tôles, par un très mince entrefer à grande section dans le carter 6.
La fige 13 montre un secteur d'un corps magnétique actif 1 d'une machine asynchrone auto-excitatrice. Dans les têtes des dents 3 qui se trou- vent entre les encoches 2 des enroulements, ont été découpées, par poinçon- nage, les fentes 4, lesquelles produisent et favorisent, par leurs évide - ments, l'auto-excitation, en la déclenchant et en la maintenant. Le corps du rotor, avec les tiges de court-circuit 6, est également pourvu à sa pé- riphérie de fentes 5, servant au même but. La disposition des fentes ou évi- dements 4 et 5 se rapporte à toutes les formes de réalisation des généra - teurs asynchrones réglables déjà mentionnés selon l'invention, avec auto- excitation à circuit oscillant.Pour simplifier, la disposition des trous servant à recevoir l'enroulement de pré-magnétisation n'a pas été figurée.
Les figs 14 et 15 montrent, semi-schématiquement, les parties actives d'une machine d'éclairage à roue volante d'un moteur à combustion, sous différentes formes de réalisation. Les pales 5 du système d'aimants permanents induisent, dans l'enroulement 2 du corps feuilleté en er 1, la tension alternative produisant le courant d'éclairage. Ce courant alterna- tif est également utilisé, grâce à des redresseurs secs, pour charger des batteries. Pour limiter dans ce dernier cas le courant de charge, on insère de manière connue, des résistances négatives entre les deux pôles de ten- sion, résistances qui détruisent l'énergie en surplus, lors d'une montée de la tension au-dessus d'une valeur déterminée.
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Dans ces dispositifs également, selon l'invention, le corps en fer 1 est muni d'enroulements de pré=magnétisation 3, qui provoquent,com- me on l'expliquera ultérieurement d'une manière générale, la régulation de tension par une magnétisation circulaire. Les lignes pointillées 4 avec des flèches montrant le parcours du flux de pré-magnétisation. La fige 16 mon- tre la vue de dessus d'un stator d'une machine à courant alternatif ou po- lyphasé par exemple à auto-excitation, régularisée par un flux de pré-ma- gnétisation. Les paquets de tôles 1 avec encoches 2, en tôles rectangulaires, sont courbés en fer à cheval autour desdites encochesLes anneaux 3 main - tiennent fermement ensemble les paquets de tôles.
Comme on le voit sur la vue longitudinale de la fig. 16a, les dos des paquets de tôles 1 sont munis de gorges 5, dans lesquelles se trouve l'enroulement de pré-magnétisation 6.
Le parcours du flux de l'enroulement 6 est indiqué avec des lignes poin- tillées et des flèches; ce flux circule dans le sens axial des paquets de tôles 1, et se ferme, dans le dos de celles-ci, par le carter 4 en fer mas- sif.Les espaces 7 entre les paquets de tôles 1 et les anneaux 3 peuvent être remplis d'une matière ferro-magnétique. Les figs 16 et 16c montrent un élément de stator 1 avec encoche 2 pour l'enroulement de travail et les fen- tes 7 pour l'enroulement 6 pour magnétisation transversale en vue de la ré- gulation.
La fig. 17 présente le schéma d'une machine alternative auto- excitée, avec excitation par circuit oscillant dans le stator, et le rotor en court-circuit 7e L'enroulement statorique 1 en trois phases est monté par exemple en triangle et il est relié, aux points de raccordement,avec les condensateurs 2 montés en étoile. Les enroulements 3 sont disposés, sé- parés, couplés magnétiquement à l'enroulement 1, les points milieux de ces enroulements étant reliés à la masse, par exemple du véhicule.
Les extrémités des enroulements 3 sont reliées respectivement à deux redresseurs, par exemple des redresseurs secs, montés en opposition.
Les points 10 des redresseurs sont liés l'un à l'autre et constituent le pôle positif. Les résistances négatives 8 sont reliées par une de leurs bor- nes au pôle + (10) des redresseurs 6, et par l'autre borne, par l'intermé- diaire de la résistance de réglage 9, à l'enroulement de pré-magnétisation 4, dont l'extrémité est au pôle -, à la masse. Dès que la tension du redres- seur, après excitation de la machine, a atteint la tension nominale S (fig. 1), le courant 1 commence à croître dans les résistances négatives 8 avec une forte pente.Par suite, le flux de pré-magnétisation est excité dans le fer magnétique du stator par l'enroulement 4 et la tension du re - dresseur est maintenue sous contrôle dans le domaine de la valeur nominale S.
La batterie 10a est connectée par son pôle + aux redresseurs et par son pôle - à la masse. Par suite de la tension de charge constante et régularisée avec précision, au moyen des résistances négatives, de l'instal- lation génératrice, munie de redresseurs, le courant de charge de la batte- rie descend à un minimum lorsque l'état de charge augmente.Ainsi la bat- terie est maintenue en "charge flottante", par un réglage convenable avec la résistance 9, à un état de charge maximum.
Afin de conserver en réserve la batterie 10a avec pleine capa- cité lorsqu'on branche les organes consommateurs 11 l'enroulement compound 5 est disposé de telle manière dans le stator du générateur, que le courant de consommation passant par les organes consommateurs (lampes) et traver- sant cet enroulement compense la pré-magnétisation provoquée par l'enroule- ment 4 jusqu'à un point tel, qu'il s'ensuit une augmentation de la puissan- ce correspondant à la charge de consommation appliquée suivant le cas. Lors- que la charge ou une partie de celle-ci, est déconnectée, la pré-magnétisa- tion s'établit à nouveau et rétablit l'état d'équilibre entre le flux prin- cipal et la pré=magnétisation circulaire.
La fig. 18 concerne un schéma d'une machine asynchrone auto- excitée par exemple avec des circuits oscillants, avec rotor en court-cir-
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cuit 7. L'enroulement statorique 1 triphasé est monté par exemple en étoi- le et relié avec les condensateurs de circuit oscillant 2. L'enroulement de travail 3 accouplé à l'enroulement 1, est connecté aux redresseurs 6 se- lon le montage de Graetz en triphasé et alimente en courant de charge la batterie 10a par l'intermédiaire de l'ampèremètre 13. Le pâle - des redres- seurs 6 et le pale - de la batterie 10a sont à la masse.
Dans le stator est encore disposé l'enroulement 5 par exemple monté en triphasée et prévu pour de faibles tensions, et qui excite l'enroulement de pré-magnétisation 4, par l'intermédiaire des résistances négatives 8, dans la direction de la flèche simple, lorsque la tension nominale S est atteinte (fig. 1). Grâce à la pré-magnétisation de l'enroulement 4 situé dans le fer actif de la ma- chine, on évite la continuation de la montée de la tension dans les enrou- lements 1, 3 et 5.
Comme les résistances négatives 8 laissent passer effi- cacement le courant de l'enroulement 5, à partir d'une tension déterminée, seulement dans une direction, en bloquant pratiquement la direction inver- se, il circule, dans l'enroulement de pré-magnétisation 4, un courant de pré-magnétisation, par addition des trois phases, ayant une ondulation d'en- viron 18 %, c'est-à-dire un courant continu fortement pulsé. Par suite de ce courant continu puisé, le flux circulaire de pré-magnétisation est pro- duit sous forme puisée. Cette magnétisation pulsée longitudinale ou trans- versale du flux principal dans le stator à circuit oscillant excité avec une résonance de courant a pour résultat une perturbation de la résonance du circuit oscillant.
C'est ce qu'on appelle l'effet de choc, qui par exem- ple, lorsqu'on insère une lampe comme source de perturbations, non seule- ment agit sur un récepteur de radio se trouvant en service, comme source de bruit, mais entraîne aussi, si l'accord de celui-ci est labile, un dé- placement du point de résonance, l'Émetteur sur lequel l'accord était fait disparaissant et un autre apparaissant.
Cet effet de choc, perturbant la résonance en vue de la régu- lation des machines,les circuits oscillants d'excitation étant perturbés de fagon cyclique, est encore accru, quand il circule par-exemple dans l'en- roulement de pré-magnétisation 4 un courant alternatif présentant des flancs à forte pente. On peut obtenir ceci en montant les résistances négatives 8 de telle manière, que le courant de l'enroulement 5 circule dans les deux sens (fig. 18a) dans l'enroulement 4 de pré-magnétisation. Aussitôt qu'a - près auto-excitation des circuits oscillants, la tension dans l'enroulement 5 atteint la valeur nominale S (figo 1), un courant causé par le troisième harmonique de la fréquence du circuit oscillant commence à circuler dans l'enroulement 4 et excite le flux de pré-magnétisation.
Celui-ci perturbe la résonance des circuits oscillants d'excitation, de sorte qu'il se pro - duit une chute de tension et que la tension dans l'enroulement 5 arrive à la limite inférieure de la valeur nominale. De ce fait, le passage du cou- rant dans les résistances négatives est immédiatement freiné, jusqu'à ce que l'état d'équilibre se soit rétabli.
Le mode d'action décrit du procédé pour la régulation des gran- deurs industrielles selon les figs 17, 18 et 18a, se rapporte, non seule- ment à tous les dispositifs selon l'invention décrits précédemment et repré- sentés sur les dessins, mais il peut aussi*, ainsi qu'il a été mentionné dans l'introduction, servir à la régulation et au contrôle d'autres gran - deurs techniques et physiques.
A cet effet, les grandeurs non électriques de l'exploitation sont transformées en grandeurs électriques, par exemple sous forme de ten- sion, qui produit, dans un circuit à résistance négative selon la caracté- ristique de la fig. 1, en arrivant à la valeur nominale S, un courant à forte pente montante. Ce courant peut être appliqué par des relais ou par d'autres moyens connus, par exemple par des servomoteurs pour régulariser les grandeurs techniques et physiques à contrôler considérées.
Les dispositifs selon l'invention pour la régulation des machi-
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nés électriques peuvent aussi être appliqués à des machines à aimants per- manents .
Les générateurs auto-excités à circuits oscillants peuvent être réalisés de manière telle, en ce qui concerne la disposition de l'enroule- ment, que par exemple, selon la fig. 18, l'enroulement de travail 3 soit disposé dans d'autres encoches que l'enroulement d'excitation 1 des circuits oscillants. De ce fait, la dispersion entre les deux enroulements 1 et 3 est accrue et entraîne le filtrage des harmoniques du courant continu. Grâ- ce à ce fait, des bobines de filtrage supplémentaires deviennent inutiles.
Pour simplifier, par exemple, de plus petites machines selon l'invention,et en particulier quand celles-ci sont équipées avec un plus grand nombre de pâles, il est avantageux de disposer de telle façon les en- roulements polyphasés de travail et d'excitation, que plusieurs parties de bobines par exemple de deux phases, passent dans une mime encoche. Grâce à ceci, le nombre des encoches du stator peut être réduit à la moitié et l'on obtient quand mime un nombre double de pales avec le mime nombre d'encoches.
Cette disposition des enroulements n'est pas représentée sur les dessins, car elle représente pour le spécialiste une mesure habituelle et avantageu- se.
Ce procédé pour le contrôle de grandeurs industrielles, techni- ques et physiques, selon la fig. 1, peut aussi trouver son utilisation dans des dispositifs pour la régulation du trafic, dans les dispositifs de si- gnalisation;, ainsi que dans les dispositifs de sécurité pour l'accroisse- ment de la sécuritéde la circulation,là où il était nécessaire Jusqu'ici de faire usage d'amplificateurs à lampes électroniques.
Enfin ce procédé peut également amener une simplification dans les machines à calculer à relais et à lampes électroniques., et en accroî- tre la durée et la sécurité d'exploitation.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'ap- plication non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses par- ties ayant été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au con- traire, toutes les variantes*
REVENDICATIONS..
1.- Procédé pour le contrôle et la régulation de grandeurs industrielles et physiques, caractérisé par le fait que les fluctuations des grandeurs industrielles considérées sont transformées, sous forme de variations de tension électrique correspondantes, au moyen de résistances négatives à caractéristique déterminée et à partir de petites variations de tension,en grandes fluctuations de courant.