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COMMANDE AUTOMATIQUE PERFECTIONNEE DE CIRCUITS ELECTRIQUES
CHAUFFANTS. nette invention est relative aux commandes automatiques de circuits électriques chauffants et en particulier à un appareil de cegenre qui est sensible à la température d'un élément chauffant et qui est destiné a actionner un dispositif commandant la circulation du courant dans l'élément chauffant de manière à limiter la température de Isolément ou à maintenir cette température à une valeur déterminée.
buivant la présente invention, lappareil pour commander la circulation du courant dans un circuit chauffant comprenant un élément chauffant électrique comporte un dispositif de commande destiné à répondre aux variations de la résistance électrique de l'élément chauffant et à actionner un interrupteur ou un autre mécanisme de commande dans le circuit chauffant.
L'invention est de ce fait particulièrement mais non exclusivement applicable aux circuits électriques chauffants pour dégivrer ou prévenir le givrage des surfaces extérieures des avions Dans ces circuits chauffants, l' élément chauffant a souvent la forme d'une feuille ou plaque mince et les variations de la résistance électrique de l'élément chauffant donnent. l'indication le plus commode des variations de température de l'élément qui peut être exposé directement à l'atmosphère.
La commande peut être sensible aux variations du courant circulant dans Isolément chauffant et elle peut comporter un circuit monté en parallèle avec une partie du circuit chauffant qui constitue ainsi un shunt.
La commande comporte de préférence un système compensateur pour compenser les fluctuations de la tension d'alimentation aux bornes du cir-
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cuit chauffant.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la com- mande est destinée à ouvrir un interrupteur dans le circuit chauffant lorsque la résistance de l'élément chauffant s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée (correspondant à une température maximum prédéterminée) et l'appareil comporte un circuit auxiliaire de réalimentation destiné à fournir un courant relativement faible à l'élément chauffant lorsque son circuit est ainsi ouvert et un dispositif de commande (qui peut être le même que celui dont il a été question ci-dessus)
associé au circuit auxiliaire et destiné à répondre aux variations de la résistance électrique de l'élément chauffant et à fermer le circuit chauffant principal lorsque la résistance de l'élément chauffant tombe à une valeur prédéterminée.
Suivant une autre caractéristique préférée de l'invention, la commande comporte un pont à deux branches d'égale résistance, une troisiè- me branche comprenant une résistance dont la valeur varie automatiquement suivant la tension d'alimentation aux bornes du circuit chauffant et une quatrième branche comprenant une résistance qui varie suivant la résistance de l'élément chauffant, l'interrupteur ou autre mécanisme de commande du circuit chauffant étant actionné par un dispositif sensible aux changements de la différence de potentiel aux bornes du pont.
Dans ce cas, le pont peut être établi de manière à être en équilibre à la température de fonctionnement désirée pour l'élément chauffant et l'appareil peut comprendre un redresseur monté aux bornes du po nt de manière à laisser passer le courant dans le pont et court-circuiter le dispositif actionnant l'interrupteur ou autre mécanisme de commande lorsque le sens de la différence de potentiel créée aux bornes du pont correspond à une température trop basse de l'élément chauffant et pour empêcher le courtcircuitage du courant aux bornes du pont lorsque la température de l'édément chauffant est trop élevée de sorte que dans ces conditions la diffé- rence de potentiel résultante est disponible pour actionner l'interrupteur ou autre mécanisme de commande.
L'invention peut être mise à exécution de différentes façons; on décrira ci-dessous une forme de réalisation particulièrement à titre d'exemple dans son application à une commande thermostatique d'un dégivreur électrique d'avion destinée à éviter le surchauffage de l'élément chauffant par suite d'un manque de refroidissement extérieur.
Dans cet exemple particulier, l'appareil est conçu pour être alimenté par une simple source de courant continu à 24 volts et il comprend sept circuits interconnectés comme le montre la Fig. 1 des dessins annexés.
Le premier circuit qui est appelé le circuit chauffant comprend en série un disjoncteur automatique 10 servant de protection au circuit, deux contacts principaux 11 constituant une moitié d'un contacteur 12 bipolaire commandé par relais appelé ci-après pour la facilité le contacteur de l'élément chauffant, un shunt 13 et la résistance chauffante elle-même 14. Le shunt 13 est monté en parallèle avec un premier enroulement de courant 15 d'un solénoide commandant une résistance à rondelles de carbone 16 "sensible à la température" montée dans un pont décrit ci-dessous. Le premier enroulement de courant 15 est en série avec une résistance variable de réglage 17 et deux fusibles de protection du circuit 18.
Le second circuit (commande manuelle) comprend en série un fusible de protection 19, les contacts 20 de la moitié d'un interrupteur bipolaire à main 21, les contacts 22 d'un contacteur 23 commandé par relais et l'enroulement 24 d'un solénoide commandant le contacteur de l'élément chauffant 12.
Le troisième circuit (commande-automatique) comprend un disjoncteur de protection 25 en série avec les contacts 26 de l'autre moitié de l'interrupteur bipolaire à main 21 et il se divise ensuite en quatre cir-
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cuits individuels qui aboutissent chacun à la masse, à savoir, le circuit du pont, le circuit de commande de la tension, le circuit de coupure de l'élément chauffant et le circuit d'alimentation auxiliaire de 1-'élément chauffant.
Le circuit du pont comprend deux résistances à rondelles de carbone 16 et 17 (appelées ci-après pour la facilité respectivement les empilages de carbone "sensible à la température " et de "commande de la tension") montéesdans les branches adjacentes d'un pont normal et deux résistances fixes égales 28 et 29 montées dans les deux autres branches. Le pont du circuit entre les deux résistances fixes 28 et 29 est connecté à la borne positive de la source de courant et le point entre les deux résistances à pastilles de carbone est mis à la masse.
Un redresseur 30 et la bobine 31 d'un contacteur de commande 32 actionné par relais sont montés en parallèle aux bornes du pont..Une résistance de réglage est montée en série avec la bobine 31 et le redresseur est destiné à empêcher le courant de circuler de l'empilage de carbone de commande de tension 27 vers l'empilage de carbone sensible à la température 16.
Le circuit de commande de la tension comporte une résistance de réglage mise en série avec la bobine 35 d'un solénoïde destiné à faire varier la compression de l'empilage de pastilles de carbone de commande de tension 27. Ce circuit commande donc la résistance d'une branche du pont en concordance avec la tension d'alimentation et il compense les variations de cette tension.
Le circuit de coupure de l'élément chauffant comprend en série deux contacts 36 du relais de commande 32 dont l'excitation de la bobine 31 est prise aux bornes du pont et la bobine 37 du solénoïde commandant le contacteur 23 dans le circuit de commande manuelle.
Le circuit d'alimentation auxiliaire de l'élément chauffant comprend en série une paire de contacts 38 d'un relais bipolaire 39, une résistance de réglage 40, un second enroulement auxiliaire 41 associé à l'empilage de carbone sensible à la température 16, l'empilage de carbone 42 d'un régulateur de tension en série, la seconde paire de contact 43 du relais bipolaire 39, un des fusibles 18 et l'élément chauffant 14 lui-même.
Un point 47 du côté-masse de la résistance 42 à pastilles de carbone est raccordé à la masse par un enroulement de solénoide 48 destiné à commander la résistance de l'empilage 42 et une résistance de réglage 45. L'empilage de carbone 42 agit donc conjointement avec l'enroulement 48 pour maintenir le point 47 à un potentiel constant et pour fournir ainsi une tension constante aux bornes de l'élément chauffant 14 lorsque le circuit d'alimentation auxiliaire est en service. L'intensité du courant traversant l'élément chauffant et l'enroulement auxiliaire 41 est donc proportionnelle à la résistance de l'élément chauffant et les erreurs dûes aux fluctuations de la tension provoquées par les variations de résistance de l'élément chauffant sont éliminées.
En outre, le montage procure le pourcentage maximum de variation de l'intensité du courant dans l'enroulement 41 lorsque la résistance de l'élément chauffant change.
Une lampe témoin 44 connectée entre la masse et un point du circuit du côté masse de la première paire de contacts 38 du relais 39 donne une indication lorsque le circuit d'alimentation.auxiliaire est en service, c'est-à-dire lorsque le courant circule dans ce circuit d'alimentation auxiliaire de l'élément chauffant. Le relais 39 est commandé par une seconde paire de contacts auxiliaires 45 du contacteur principal 12 de l'élément chauffant destinés à établir le contact juste avant les contacts principaux 11 et à le rompre juste après la rupture des contacts principaux et montés en série avec la bobine 46 du relais 39.
Le relais auxiliaire 39 est donc maintenu ouvert lorsque les contacts principaux de l'élément chauffant sont fermés et il est fermé lorsque les contacts principaux de l'élément chauffant sont ouverts .
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L'appareil fonctionne de la manière suivante : lorsque l'interrupteur à main 21 est fermé, le circuit de commande manuelle excite le solé- noide 24 du contac teur 12 de l'élément chauffant qui ferme ainsi les contacts principaux 11 dans le circuit de l'élément chauffant et ferme les contacts auxiliaires 45 qui excitent le soléncide 46 du relais de circuit auxiliaire 39 qui isole ainsi le circuit d'alimentation auxiliaire.
Le courant circule donc dans la résistance chauffante 14 via le shunt 13 et, si la température ambiante est basse, comme l'élément chauffant a une résistance relativement faible, le courant circulant dans le circuit chauffant est relativement fort. Simultanément, le circuit de comman- de automatique est fermé par l'autre moitié 26 de l'interrupteur bipolaire à main 21 et le circuit du pont est mis sous tension. Initialement, les résistances des deux empilages de carbone 16 et 27 sont égales et aucune différence de potentiel n'apparaît aux bornes du pont, mais cet état n'est que momentané et lorsque le circuit de commande de tension est excité, la résistance de l'empilage de carbone de commande de tension 27 augmente jusqu'à un point déterminé par la tension d'alimentation et le réglage de la résistance de réglage associée 34.
D'un autre côté, le premier enroulement 15 de l'empilage de carbone sensible à la température 16 est traversé par un courant qui dépend de la différence de potentiel qui est produite aux bornes du shunt 13 par le courant circulant dans le circuit chauffant et comme l'élément chauffant 14 est encore froid et de faible résistance, l'intensité de ce courant est forte et la résistance de l'empilage de carbone sensible à la température 16 est donc élevée à une valeur nettement supérieure à la norme et dépassant celle de l'empilage de commande de tension 27.
Dans ces conditions, le circuit du pont tend à être déséquilibré mais le redresseur 30 connecté aux bornes du pont laisse passer le courant et rétablit ainsi l'équilibre du potentiel assurant aussi qu'aucun courant ne circule dans la bobine de commande 31 du relais de commande 32.
Lorsque l'élément chauffant 14 commence à s'échauffer et que sa résistance augmente, le courant qui le traverse diminue et par conséquent la différence de potentiel aux bornes du shunt 13, le courant traversant le premier enroulement 15 de l'empilage de carbone sensible à la température 16 et la résistance de cet empilage de carbone sensible à la température diminuent tous. Finalement lorsque l'élément chauffant 14 atteint sa température normale de désagrégation de la glace, les deux résistances des empilages de carbone 16 et 17 sont de nouveau égales et le pont est en équilibre; cet état est obtenu par le réglage correct des résistances de réglage 17 et 35 montées dans les circuits des solénoïdes des empilages de carbone.
Si la température de l'élément chauffant 14 s'élève au-dessus de la normale par suite d'un manque de refroidissement extérieur par exemple, la résistance de l'empilage de carbone sensible à la température 16 diminue par suite de la diminution du courant dans son premier enroulement 15 résultant de la diminution de l'intensité du courant traversant le shunt 13 dans le circuit chauffant. Le pont se déséquilibre alors dans l'autre sens et comme le redresseur 30 branché aux bornes du pont empêche la circulation d'un courant de compensation dans ce sens, le courant circule dans la bobine 31 actionnant le relais de commande 32.
Pour une valeur prédéterminée de ce courant qui peut être réglée au moyen des résistances de réglage 33, le courant fait fonctionner le relais de commande et le courant passe alors par les contacts 36 du circuit de coupure de l'élément chauffant pour actionner le solénoïde 37 commandant le contacteur 23 qui ouvre ses contacts 22. Le circuit de commande manuelle est donc désexcité et la position du contacteur 12 de l'élément chauffant est inversée, par exemple sous l'action d'un ressort, pour ouvrir les contacts principaux 11 dans le circuit de l'élement chauffant et immédiatement après pour ouvrir les contacts auxiliaires 45 de manière à mettre en service le circuit d'alimentation auxiliaire de l'élément chauffant.
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Le passage du courant dans l'élément chauffant 14 est donc interrompu et comme aucun courant ne traverse le shunt 13, la valeur de la résistance de l'empilage de carbone sensible à la température 16 est réduite au minimum. Le circuit du pont est par conséquent maintenu en déséquilibre dans le même sens et le relais de commande 32 reite fermé en maintenant ainsi ouvert le contacteur 23 qui à son tour empêche.- le réenclenchement du contacteur principal dans le circuit de l'élément chauffant.
Lorsque les contacts auxiliaires 45 du contacteur de l'élément chauffant sont ouverts, le relais auxiliaire 39 se ferme sous l'action d'un ressort et un faible courant circule dans le circuit d'alimentation auxiliaire comprenant l'enroulement 41 et l'élément chauffant 14 tandis qu'en même temps une lampe témoin 44 s'allume pour indiquer que le circuit d'alimentation auxiliaire est en service. L'intensité de ce courant parcourant le circuit auxiliaire est réglée'à une faible valeur de sorte qu'aucun dégagement de chaleur appréciable n'est produit par l'élément chauffant.
Lorsque l'élément chauffant se refroidit, cependant, par suite de l'interruption du courant de chauffage principal dans le circuit chauffant, sa résistance diminue et le courant circulant par le circuit auxiliaire dans le second enroulement 41 de l'empilage de carbone sensible à la température augmente en conséquence, provoquant une augmentation de la résistance de l'empilage de carbone 16 lui-même.
Comme il a été dit ci-dessus, le régulateur de tension série à empilage de carbone 42, 48 maintient une tension constante aux bornes de l'élément chauffant. Pour une température de l'élément chauffant qui est déterminée par les résistances de réglage 40 et 49, l'intensité du courant dans le second enroulement 41 a provoqué une augmentation de la résistance de l'empilage de carbone sensible à la température 16 telle que le déséquilibre de tension aux bornes du pont est insuffisant pour faire passer assez de courant pour maintenir le relais de commande 32 fermé.
Les contacts 36 de ce relais de commande s'ouvrent donc, le contacteur 23 se ferme et le contacteur 12 de l'élément chauffant est actionné pour fermer les contacts principaux 11 dans le circuit chauffant et rétablir ainsi le passage du courant dans l'élément chauffant. Peu avant la fermeture des contacts principaux 11, le contacteur de l'élément chauffant ferme aussi les contacts auxiliaires 45 et isole ainsi de nouveau le circuit d'alimentation auxiliaire de l'élément chauffant. L'appareil est donc ramené dans sa position normale de travail.
Il est clair que de petites variations de la tension d'alimentation n'ont aucun effet sur l'appareil puisque des variations correspondantes de courant se produisent dans le circuit chauffant et dans le circuit de commande de tension et que les deux résistances des empilages de carbone 16 et 27 restent en équilibre.
En outre, les caractéristiques du relais de commande 32 sont telles que les fluctuations de la tension de déséquilibre du pont pour une valeur approchant celle suffisante pour fermer le relais de commande sont jusqu'à un certain point absorbées par le solé- noïde 31 du relais de commande assurant ainsi un fonctionnement positif du contacteur 23 et du contacteur 12 de l'élément chauffant qui n'est pas sujet à de fréquentes inversions lorsque la température de l'élément chauffant 14 approche de la valeur maximum pour laquelle l'appareil est réglé,
L'appareil peut aussi être utilisé avec une alimentation en courant alternatif mono ou triphasé.
En outre, l'appareil peut être facilement adapté pourêtre utilisé avec des circuits chauffants fonctionnant suivant un cycle donné et dans ce cas il peut comporter un commutateur cyclique entraîné par un moteur et destiné à enclencher les circuits de commande autour de rôle sur chaque élément chauffant lorsqu'il doit être alimenté.
Les résistance à empilage de pastilles de carbone sont bien connues en elles-mêmes ainsi que leur propriété de présenter une résistance électrique variable suivant la pression exercée dessus. Une construction
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préférée particulière d'un empilage de carlone avec son solénoide de commande associé est cependant représentée sur la Fig. 2. Cette construction est conçue spécialement pour l'empilage de carbone sensible à la température 16 et elle comporte dans le même ensemble les deux enroulements 15 et 41. Sur cette figure, la construction comprend une pile 16 de disques de carbone cupulaires placés dans un tube de support 50 à une extrémité duquel agit une butée réglable 51 et à l'autre un or gane de pression 52 relié à une armature tubulaire mobile 53.
L'arma ture est guidée dans son déplacement longitudinal entre deux plateaux flexibles 54 et 55 serrés entre le corps principal 56 et les chapeaux d'extrémité 57 et 58. Deux enroulements d'armature 15 et 41 constituant respectivement la première et la seconde bobine de la pile sont placés dans le corps autour d'un manchon creux 49 entourant l'armature mobile 53.
La butée réglable 51 forme aussi un des contacts électriques par lesquels le courant traverse l'empilage de carbone 16 et à cette fin elle est montée sur une tige conductrice 60 montée dans une bague isolante 61, la tige 60 étant raccordée à une borne extérieure 62 tandis que la bague isolante 61 est portée par un manchon fileté 63. Le réglage du manchon 63 agit de manière a faire varier la position normale de l'empilage de carbone 16 et en réglant l'entrefer entre l'armature 53 et les plots fixes 67, il contrôle le degré de liberté de l'armature. L'autre borne par laquelle le courant est amené à la pile peut être connectée au boîtier 56 lui-même.
L'extrémité de l'armature 53 opposée à la butée 51 reçoit un ressort 64 qui prend appui sur un manchon fileté réglable 65 monté sur le chapeau dextrémité 58. Le réglage du manchon 65 agit donc de manière à faire varier la position normale du ressort 64 tandis qu'un autre bouchon fileté 66 monté dans le manchon 65 agit de manière à faire varier la tension du ressort.
REVENDICATIONS.
1. - Appareil de commande dè la circulation d'un courant électrique dans un circuit chauffant comportant un élément chauffant électrique, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande principal est destiné à répondre aux variations dé la résistance électrique de l'élément chauffant et aussi à actionner un interrupteur ou autre mécanisme de commande dans le 'circuit chauffant.
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PERFECTED AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL CIRCUITS
HEATED. clear invention relates to automatic controls of electric heating circuits and in particular to an apparatus of this type which is sensitive to the temperature of a heating element and which is intended to actuate a device controlling the flow of current in the heating element in such a way to limit the isolation temperature or to maintain this temperature at a determined value.
In accordance with the present invention, the apparatus for controlling the flow of current in a heating circuit comprising an electric heating element includes a control device for responding to changes in the electrical resistance of the heating element and for operating a switch or other control mechanism. control in the heating circuit.
The invention is therefore particularly but not exclusively applicable to electric heating circuits for deicing or preventing icing of the exterior surfaces of airplanes. In these heating circuits, the heating element often has the shape of a thin sheet or plate and the variations of the electrical resistance of the heating element give. the most convenient indication of the temperature variations of the element which can be exposed directly to the atmosphere.
The control can be sensitive to variations in the current flowing in the heating insulation and it can include a circuit connected in parallel with a part of the heating circuit which thus constitutes a shunt.
The control preferably includes a compensating system to compensate for fluctuations in the supply voltage across the circuit.
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heated cooking.
In a preferred embodiment of the invention, the control is intended to open a switch in the heating circuit when the resistance of the heating element rises above a predetermined value (corresponding to a maximum temperature. predetermined) and the apparatus comprises an auxiliary make-up circuit for supplying a relatively low current to the heating element when its circuit is thus open and a control device (which may be the same as that discussed above). above)
associated with the auxiliary circuit and intended to respond to variations in the electrical resistance of the heating element and to close the main heating circuit when the resistance of the heating element drops to a predetermined value.
According to another preferred characteristic of the invention, the control comprises a bridge with two branches of equal resistance, a third branch comprising a resistor whose value varies automatically according to the supply voltage at the terminals of the heating circuit and a fourth branch comprising a resistance which varies according to the resistance of the heating element, the switch or other control mechanism of the heating circuit being actuated by a device sensitive to changes in the potential difference across the bridge.
In this case, the bridge can be established so as to be in equilibrium at the desired operating temperature for the heating element and the apparatus can include a rectifier mounted across the point so as to pass current through the bridge. and short-circuiting the device actuating the switch or other control mechanism when the direction of the potential difference created at the terminals of the bridge corresponds to an excessively low temperature of the heating element and to prevent short-circuiting of the current at the terminals of the bridge when the temperature of the heating element is too high such that under these conditions the resulting potential difference is available to operate the switch or other control mechanism.
The invention can be implemented in different ways; an embodiment will be described below, particularly by way of example in its application to a thermostatic control of an airplane electric defroster intended to prevent overheating of the heating element due to a lack of external cooling.
In this particular example, the apparatus is designed to be powered by a single 24 volt direct current source and comprises seven interconnected circuits as shown in Fig. 1 of the accompanying drawings.
The first circuit which is called the heating circuit comprises in series an automatic circuit breaker 10 serving as protection for the circuit, two main contacts 11 constituting one half of a bipolar contactor 12 controlled by a relay called hereinafter for ease the contactor of the circuit. heating element, a shunt 13 and the heating resistor itself 14. The shunt 13 is mounted in parallel with a first current winding 15 of a solenoid controlling a "temperature sensitive" carbon washer resistor 16 mounted in a bridge described below. The first current winding 15 is in series with a variable adjustment resistor 17 and two circuit protection fuses 18.
The second circuit (manual control) comprises in series a protection fuse 19, the contacts 20 of the half of a two-pole hand switch 21, the contacts 22 of a contactor 23 controlled by relay and the winding 24 of a. solenoid controlling the heating element contactor 12.
The third circuit (automatic control) comprises a protection circuit breaker 25 in series with the contacts 26 of the other half of the bipolar hand switch 21 and it is then divided into four circuits.
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individual fires which each lead to ground, namely, the bridge circuit, the voltage control circuit, the heating element cut-off circuit and the auxiliary heating element supply circuit.
The bridge circuit comprises two carbon washer resistors 16 and 17 (hereinafter for convenience referred to as "temperature sensitive" and "voltage control" carbon stacks respectively) mounted in adjacent legs of a bridge. normal and two equal fixed resistors 28 and 29 mounted in the other two branches. The circuit bridge between the two fixed resistors 28 and 29 is connected to the positive terminal of the current source and the point between the two carbon pellet resistors is grounded.
A rectifier 30 and the coil 31 of a relay actuated control contactor 32 are connected in parallel across the bridge terminals. A setting resistor is connected in series with the coil 31 and the rectifier is intended to prevent current from flowing. from the tension control carbon stack 27 to the temperature sensitive carbon stack 16.
The voltage control circuit comprises an adjustment resistor placed in series with the coil 35 of a solenoid intended to vary the compression of the stack of voltage control carbon pellets 27. This circuit therefore controls the resistance d 'a branch of the bridge in agreement with the supply voltage and it compensates for variations in this voltage.
The heating element cut-off circuit comprises in series two contacts 36 of the control relay 32, the excitation of the coil 31 of which is taken at the terminals of the bridge and the coil 37 of the solenoid controlling the contactor 23 in the manual control circuit .
The auxiliary power supply circuit of the heating element comprises in series a pair of contacts 38 of a bipolar relay 39, an adjustment resistor 40, a second auxiliary winding 41 associated with the stack of temperature sensitive carbon 16, the carbon stack 42 of a series voltage regulator, the second pair of contacts 43 of the bipolar relay 39, one of the fuses 18 and the heating element 14 itself.
A point 47 on the ground side of the carbon pellet resistor 42 is grounded by a solenoid coil 48 for controlling the resistance of the stack 42 and a tuning resistor 45. The carbon stack 42 operates. therefore in conjunction with winding 48 to maintain point 47 at a constant potential and thereby provide a constant voltage across heater element 14 when the auxiliary power circuit is in use. The intensity of the current flowing through the heating element and the auxiliary winding 41 is therefore proportional to the resistance of the heating element and errors due to fluctuations in voltage caused by variations in resistance of the heating element are eliminated.
Further, the arrangement provides the maximum percentage change in current strength in winding 41 as the resistance of the heater element changes.
A pilot light 44 connected between ground and a point of the circuit on the ground side of the first pair of contacts 38 of relay 39 gives an indication when the auxiliary power supply circuit is in service, that is to say when the Current flows in this auxiliary power supply circuit of the heating element. The relay 39 is controlled by a second pair of auxiliary contacts 45 of the main contactor 12 of the heating element intended to establish the contact just before the main contacts 11 and to break it just after the breaking of the main contacts and connected in series with the coil 46 of relay 39.
The auxiliary relay 39 is therefore kept open when the main contacts of the heating element are closed and it is closed when the main contacts of the heating element are open.
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The apparatus works as follows: when the hand switch 21 is closed, the manual control circuit energizes the solenoid 24 of the contactor 12 of the heating element which thus closes the main contacts 11 in the control circuit. the heating element and closes the auxiliary contacts 45 which energize the solencide 46 of the auxiliary circuit relay 39 which thus isolates the auxiliary supply circuit.
Current therefore flows into heating resistor 14 via shunt 13 and, if the ambient temperature is low, since the heating element has a relatively low resistance, the current flowing in the heating circuit is relatively high. Simultaneously, the automatic control circuit is closed by the other half 26 of the bipolar hand switch 21 and the bridge circuit is energized. Initially, the resistances of the two carbon stacks 16 and 27 are equal and no potential difference appears across the bridge, but this state is only momentary and when the voltage control circuit is energized, the resistance of the The voltage control carbon stack 27 increases to a point determined by the supply voltage and the setting of the associated tuning resistor 34.
On the other hand, the first winding 15 of the temperature-sensitive carbon stack 16 is traversed by a current which depends on the potential difference which is produced across the terminals of the shunt 13 by the current flowing in the heating circuit and as the heating element 14 is still cold and of low resistance, the intensity of this current is high and the resistance of the temperature-sensitive carbon stack 16 is therefore raised to a value significantly higher than the standard and exceeding that voltage control stack 27.
Under these conditions, the circuit of the bridge tends to be unbalanced but the rectifier 30 connected to the terminals of the bridge lets the current flow and thus restores the balance of the potential also ensuring that no current circulates in the control coil 31 of the relay. command 32.
As the heating element 14 begins to heat up and its resistance increases, the current flowing through it decreases and hence the potential difference across the shunt 13, the current flowing through the first winding 15 of the sensitive carbon stack. at temperature 16 and the strength of this temperature sensitive carbon stack all decrease. Finally when the heater 14 reaches its normal ice breaking temperature, the two resistances of the carbon stacks 16 and 17 are again equal and the bridge is in equilibrium; this state is obtained by the correct adjustment of the adjustment resistors 17 and 35 mounted in the circuits of the solenoids of the carbon stacks.
If the temperature of the heating element 14 rises above normal due to a lack of external cooling for example, the resistance of the temperature-sensitive carbon stack 16 decreases as a result of the decrease in temperature. current in its first winding 15 resulting from the decrease in the intensity of the current passing through the shunt 13 in the heating circuit. The bridge then becomes unbalanced in the other direction and as the rectifier 30 connected to the terminals of the bridge prevents the flow of a compensating current in this direction, the current flows in the coil 31 actuating the control relay 32.
For a predetermined value of this current which can be adjusted by means of the adjustment resistors 33, the current operates the control relay and the current then flows through the contacts 36 of the heating element cut-off circuit to actuate the solenoid 37 controlling the contactor 23 which opens its contacts 22. The manual control circuit is therefore de-energized and the position of the contactor 12 of the heating element is reversed, for example under the action of a spring, to open the main contacts 11 in the circuit of the heating element and immediately thereafter to open the auxiliary contacts 45 so as to put into service the auxiliary supply circuit of the heating element.
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The flow of current through the heating element 14 is therefore interrupted and as no current passes through the shunt 13, the value of the resistance of the temperature sensitive carbon stack 16 is reduced to a minimum. The bridge circuit is therefore kept unbalanced in the same direction and the control relay 32 is closed thereby keeping the contactor 23 open which in turn prevents reclosing of the main contactor in the heating element circuit.
When the auxiliary contacts 45 of the heating element contactor are open, the auxiliary relay 39 closes under the action of a spring and a small current flows in the auxiliary supply circuit comprising the winding 41 and the element. heater 14 while at the same time an indicator light 44 lights up to indicate that the auxiliary power supply circuit is in operation. The intensity of this current flowing through the auxiliary circuit is set to a low value so that no appreciable heat release is produced by the heating element.
As the heating element cools, however, due to the interruption of the main heating current in the heating circuit, its resistance decreases and the current flowing through the auxiliary circuit in the second winding 41 of the carbon sensitive stack. the temperature rises accordingly, causing an increase in the strength of the carbon stack 16 itself.
As stated above, the carbon stacked series voltage regulator 42, 48 maintains a constant voltage across the heater element. For a temperature of the heating element which is determined by the adjusting resistors 40 and 49, the intensity of the current in the second winding 41 has caused an increase in the resistance of the temperature sensitive carbon stack 16 such that the voltage imbalance across the bridge is insufficient to pass enough current to keep the control relay 32 closed.
The contacts 36 of this control relay therefore open, the contactor 23 closes and the contactor 12 of the heating element is actuated to close the main contacts 11 in the heating circuit and thus restore the flow of current in the element. heated. Shortly before the main contacts 11 close, the heating element contactor also closes the auxiliary contacts 45 and thus again isolates the auxiliary power supply circuit of the heating element. The device is therefore returned to its normal working position.
It is clear that small variations in the supply voltage have no effect on the device since corresponding variations in current occur in the heating circuit and in the voltage control circuit and the two resistors of the stacks of carbon 16 and 27 remain in equilibrium.
Further, the characteristics of the control relay 32 are such that fluctuations in the unbalance voltage of the bridge to a value approaching that sufficient to close the control relay are to some extent absorbed by the solenoid 31 of the relay. control thus ensuring a positive operation of the contactor 23 and the contactor 12 of the heating element which is not subject to frequent reversals when the temperature of the heating element 14 approaches the maximum value for which the device is set ,
The device can also be used with a single or three phase AC power supply.
In addition, the apparatus can be easily adapted for use with heating circuits operating on a given cycle and in this case it can include a cyclic switch driven by a motor and intended to engage the control circuits around role on each heating element. when it needs to be powered.
Resistors for stacking carbon pellets are well known in themselves as well as their property of exhibiting an electrical resistance which varies according to the pressure exerted on it. A construction
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However, the particular preference of a stack of carlone with its associated control solenoid is shown in FIG. 2. This construction is designed especially for the stacking of temperature sensitive carbon 16 and it comprises in the same assembly the two windings 15 and 41. In this figure, the construction comprises a stack 16 of cup-shaped carbon discs placed in a stack. support tube 50 at one end of which acts an adjustable stop 51 and at the other a pressure member 52 connected to a movable tubular frame 53.
The armature is guided in its longitudinal movement between two flexible plates 54 and 55 clamped between the main body 56 and the end caps 57 and 58. Two armature windings 15 and 41 respectively constituting the first and the second coil of the battery are placed in the body around a hollow sleeve 49 surrounding the movable frame 53.
The adjustable stop 51 also forms one of the electrical contacts through which the current passes through the carbon stack 16 and for this purpose it is mounted on a conductive rod 60 mounted in an insulating ring 61, the rod 60 being connected to an external terminal 62 while the insulating ring 61 is carried by a threaded sleeve 63. The adjustment of the sleeve 63 acts so as to vary the normal position of the carbon stack 16 and by adjusting the air gap between the frame 53 and the fixed studs 67, it controls the degree of freedom of the reinforcement. The other terminal through which current is supplied to the battery can be connected to the housing 56 itself.
The end of the frame 53 opposite the stopper 51 receives a spring 64 which bears on an adjustable threaded sleeve 65 mounted on the end cap 58. The adjustment of the sleeve 65 therefore acts so as to vary the normal position of the spring. 64 while another threaded plug 66 mounted in sleeve 65 acts to vary the spring tension.
CLAIMS.
1. - Control apparatus for the flow of an electric current in a heating circuit comprising an electric heating element, characterized in that a main control device is intended to respond to variations in the electrical resistance of the heating element and also to operate a switch or other control mechanism in the heating circuit.